Development of micro thermal transport probe for heat management using quantum spin systems

使用量子自旋系统开发用于热管理的微型热传输探针

• 批准号: 22K03950
• 负责人: 小野 俊雄
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03950/
• 关键词: 微細加工; 熱マネジメント; 熱伝導率; 磁性体の量子相転移; 熱輸送; 量子スピン; スピンカロリトロニクス; 有機ラジカル磁性体

本研究の目的は磁場によって熱流をコントロールできるような磁性体を，微細加工技術によって作成した熱流プローブを用いて探索することである．研究計画の初年度である2022年度は，過去に作成した熱流プローブを用いた参照物質の測定を行った．そしてその測定結果から，このプローブの持つ課題を洗い出すとともに，その課題の解決策を研究分担者と立案した．以下，具体的に説明する本プローブでは，熱伝導率測定に必要なヒーターおよび2つの温度センサを厚み1μmのダイアフラムの上に成膜し，試料を熱伝導グリスで接着した上で測定を行う．本年度の測定からは，測定値の再現性に課題があることがわかった．詳細な解析を行ったところ，ある測定ではヒーターと試料の間の熱接触が良好でな買ったことがわかり，また別の測定では温度センサーの一つと試料の間で同様に熱接触が悪くなる，という事象が確認された．ヒーターやセンサーの成膜されたダイアフラムには，製作工程の都合上，圧縮応力により座屈が生じる．この座屈によって，試料とヒーターおよび，試料と温度センサーの熱接触が悪化したことが，再現性が低下した原因として考えられた．そのため，これまでダイアフラムとして用いていたSiをベースとしたダイアフラムから，室温付近で応力の方向が引張方向であることが知られている別の材質のダイアフラムを持つ新たな設計のプローブを計画した．そして，このプローブに使用する温度センサの成膜条件の最適化など，製作の準備を進めた．

这项研究的目的是搜索可以使用使用精细加工技术创建的热流探针来控制磁场的热流。在2022财年，研究项目的第一年，使用先前创建的热流探针测量参考物质。然后确定了测量结果的结果，研究人员提出了解决问题的解决方案。在此探针中（将在下面的详细说明）中，将热导率测量所需的加热器和两个温度传感器沉积在厚度为1μm的隔膜上，并在测量前将样品粘附在热导率上。今年的测量结果表明，测量值的可重复性存在问题。一项详细的分析表明，一个测量表明加热器和样品之间的热接触良好，而另一种测量结果证实了其中一个温度传感器和样品之间的热接触相似。由于制造过程的便利性，压缩应力会导致形成加热器和传感器的膜片屈曲。这种屈曲导致样品和加热器与温度传感器之间的热接触较差，这被认为是可重复性恶化的原因。因此，我们计划了一种新设计的探针设计，该探针具有由另一种材料制成的隔膜，该材料在室温下是从基于SI的隔膜的室温下的拉伸方向，直到现在到现在为止一直用作膜片。然后进行生产的制剂，包括优化用于该探针的温度传感器的膜形成条件。