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

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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．