金属人工格子の弾性特性

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1.測定方法とその改良、2.単一金属積層膜の弾性率・内部摩擦の膜厚依存性、3.2元金属人工格子の弾性率の各層厚依存性について研究を進めた。1では全厚d≒3nmまでの薄膜についての測定法を確立し、2で高純度Al薄膜について実験を進めた。AI薄膜のヤング率Egはdく100nmではdの減小に伴いバルクでのEbから外れて低下してゆき、特にdく10nmでは急激な低下を示し、d≒3nmではEf≒Eb/4になった。このEfの低下はAI多結晶薄膜内の結晶粒界層のヤング率が低いこと、また、dの減少に伴い結晶粒界層の相対的割合が増大することを反映したものであると推定した。内部摩擦については100nm厚のAI薄膜の報告例があり、粒界暖和ピ-クがバルク材の場合と比べてかなり低温例で観測されている。本研究ではd≒45nmまでの試料について調べ、報告例を再確認し、さらに、より低温側の約220K及び130Kにそれぞれ粉界緩和の成分ピ-ク及びボルドニ-ピ-クと推定されるピ-クを観測した。これらの成果は論文として発表した。3ではAg/Pd人工格子のヤング率Eの積層周期λ依存性の実験を進めた。Ag/Pdについてはλ=2.3nmで顕著な超弾性率効果が観測されるとする報告例がある。ここでは2種類のSi基板(以下、A,B)を用いて測定を進めたところ、A基板上に成膜したAg/Pdでは報告例と酷似した結果が得られたが、B基板上に成膜したAg/Pdではλ=2.3nmで超弾性率効果が観測されたがその程度は報告例の1/10であって。これらの結果は、超弾性率効果の出現を支配する因子はλに加えて他の因子が存在することを示唆している。2については、より高い真空中で成膜したAI薄膜について、3ではより多くの例についてそれぞれ実験を進める必要がある。