Nano Mechanical Characterization Method by MEMS Devices and In-situ TEM Observation and its Applications

MEMS器件纳米力学表征方法和原位TEM观察及其应用

• 批准号: 21000008
• 负责人: FUJITA Hiroyuki
• 金额: $ 160.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21000008/
• 关键词: MEMS; TEM; 第一原理計算; ナノ接合; ナノハンドアイシステム; ナノコンタクト; 高温拡散; ナノ熱伝導; ナノトライボロジー; 材料劣化

We fabricated a MEMS device using the micro-nano fabrication technology of semiconductor devices and operated it in a transmission electron microscope (TEM). Our experimental setup enabled to measure the deformation process of a nano object due to the external force, the diffusion across the solid interface, atomic transport by electric field, the electrical conductivity and the heat transfer at the nano-scale. The comparison between our experimental results and computer analysis, such as molecular dynamics and ab-initio base simulation have elucidated microscopic mechanisms of nano scaled phenomena. Such understanding of the microscopic mechanisms will help solving problems associated with practical applications, such as efficient cooling in microelectronics, diffusion bonding technology, electrical noise due to the motion of dislocations in the electric wiring, degradation of the electrical contact, and nano-tribology.

我们利用半导体器件的微纳加工技术制作了一个MEMS器件，并在透射电子显微镜（TEM）中对其进行了操作。我们的实验装置能够测量纳米物体在外力作用下的变形过程、固体界面上的扩散、电场作用下的原子输运、纳米尺度下的电导率和传热。将实验结果与分子动力学和从头算模拟等计算机分析结果进行比较，阐明了纳米尺度现象的微观机理。对微观机制的这种理解将有助于解决与实际应用相关的问题，例如微电子学中的有效冷却、扩散接合技术、由于电线中位错运动引起的电噪声、电接触的退化以及纳米摩擦学。

项目成果

Simulated nanoscale peeling process of monolayer graphene sheet: effect of edge structure and lifting position

• DOI: 10.1155/2010/742127
• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal of Nanomaterials
• 作者: N. Sasaki;Hideaki Okamoto;Shingen Masuda;K. Miura;Noriaki Itamura

Real-time transmission electron microscope observation of nanofriction at a single Ag asperity

• DOI: 10.1088/0957-4484/23/50/505701
• 发表时间: 2012-12
• 期刊: Nanotechnology
• 影响因子: 3.5
• 作者: Takaaki Sato;T. Ishida;L. Jalabert;H. Fujita

Nanocomposite Materials of Alternately Stacked C60 Monolayer and Graphene

• DOI: 10.1155/2010/891514
• 发表时间: 2010-01-01
• 期刊: JOURNAL OF NANOMATERIALS
• 作者: Ishikawa, Makoto;Kamiya, Shu;Miura, Kouji
• 通讯作者: Miura, Kouji

電子顕微鏡を用いたナノ科学の探求-産業基盤の発展に向けて-

使用电子显微镜探索纳米科学 -迈向工业基础设施的发展-

• 发表时间: 2012
• 作者: Kumanomidou;T.;Nakagawa;T.;Mizushima;T.;Suzuki;A.;Tokunaga;F.;Iwai;K.;Yoshida;Y.;Tanaka;K.;Yamane;T.;菅 裕明;石田忠
• 通讯作者: 石田忠

シリコンと金のナノスケール接触界面のリアルタイムTEM観察

硅与金纳米级接触界面的实时TEM观察

• 发表时间: 2011
• 期刊: 表面科学
• 作者: Yutaka Kazoe;Kousuke Yamamoto;Kazuma Mawatari;Takehiko Kitamori;石田忠
• 通讯作者: 石田忠