原子-連続体マルチスケール解析手法を用いたナノスケール熱弾性特性に関する研究

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最終年度は申請時に計画した研究を遂行し,以下のような研究実績を得た。1.ナノスケール熱弾性解析のための原子-連続体マルチスケール解析手法の確立薄い円板の非対称、面外変位振動を解析するための熱弾性支配方程式を導出することに成功した。導出した熱弾性支配方程式に対する解析解を導き、同円板の熱弾性減衰が環境温度、円板寸法、および熱的および力学的境界条件に大いに影響することを示した。この成果は、マイクロマシンシステムにおける微細アクチュエータや微小センサの開発に大いに有益な知見である。2.ナノワイヤ創製のためのマルチスケール解析保護膜を有するAl薄膜試験片を対象としてエレクトロマイグレーションを用いたナノワイヤ創製に関するシミュレーション手法を開発した。シミュレーションにより予測した排出原子体積や配線寿命は実験値と良い一致を示し、開発したシミュレーション手法の妥当性を示した。また、ナノワイヤ創製が電流密度や基板温度に大いに影響を受けることを明らかにした。このシミュレーション手法はエレクトロマイグレーションを利用するナノ構造体の創製方法の高度化を図る上で極めて重要である。3.高確度ナノワイヤ創製の実現高確率にできるだけ長いナノワイヤを創製するための新しい試験片を考案した。考案した試験片は通電部にテーパー部を有し、テーパー角度は24°であった。考案した試験片の通電寿命は、同じ電流密度および基板温度において、テーパー部を有しない従来の試験片のそれと比較してかなり長く、高効率にナノワイヤを製造する上でテーパー部の導入が有益であることを示した。