自己変形発現によるナノコイル形成技術を利用したナノインダクタ探針の開発

本年度はナノインダクタ探針を設計するため，コイルの形状制御に関する研究を実施した．本研究では自己変形発現を利用した独自のコイル形成法，すなわちコア流動法を利用してコイルを作成するが，作製過程において製膜量を調整することにより，コイルの直径を制御することができると考えられる．筆者らの過去の研究では，上記のコイル直径制御を目的に，金属被覆ナノワイヤ(NW)の材料力学的検討を行い，コア流動後のコイルの曲率がNWの直径と膜の不整合ひずみのみに支配されるという結果を得た．しかし，上記理論はNWの直径に対して膜厚が十分薄い場合に限定しており，不整合ひずみは膜の厚さ方向・NWの周方向によらず一定である近似を利用していたため，膜厚を大きく設定してコイルを設計する際には適用できないという問題があった．そこで本年度は，金属被覆NWの理論モデルを考え，NWの周方向に変化する不整合ひずみを導入し，検討を改めた．具体的には金属被覆NWの曲げ変形について理論的検討を行い，膜厚の増加に伴い，曲げ方向が変化することを確認した．ナノワイヤへの製膜が進行する過程において，曲率の正負が反転するポイントがあり，膜厚の増加に伴いナノワイヤの曲げ方向が変化している．これは，膜厚が小さい場合，スパッタ源に近い膜上部が曲げ変形に支配的なのに対し，膜厚が大きくなるにつれて膜上部のひずみが減少することにより，膜下部のひずみが相対的に大きくなるためであると考えられる．曲げ方向の変化は実験結果からも確認でき，本理論モデルの妥当性を確認した．

本年度はナノインダクタ探針を設計するため，コイルの形状制御に関する研究を実施した．本研究では自己変形発現を利用した独自のコイル形成法，すなわちコア流動法を利用してコイルを作成するが，作製過程において製膜量を調整することにより，コイルの直径を制御することができると考えられる．筆者らの過去の研究では，上記のコイル直径制御を目的に，金属被覆ナノワイヤ(NW)の材料力学的検討を行い，コア流動後のコイルの曲率がNWの直径と膜の不整合ひずみのみに支配されるという結果を得た．しかし，上記理論はNWの直径に対して膜厚が十分薄い場合に限定しており，不整合ひずみは膜の厚さ方向・NWの周方向によらず一定である近似を利用していたため，膜厚を大きく設定してコイルを設計する際には適用できないという問題があった．そこで本年度は，金属被覆NWの理論モデルを考え，NWの周方向に変化する不整合ひずみを導入し，検討を改めた．具体的には金属被覆NWの曲げ変形について理論的検討を行い，膜厚の増加に伴い，曲げ方向が変化することを確認した．ナノワイヤへの製膜が進行する過程において，曲率の正負が反転するポイントがあり，膜厚の増加に伴いナノワイヤの曲げ方向が変化している．これは，膜厚が小さい場合，スパッタ源に近い膜上部が曲げ変形に支配的なのに対し，膜厚が大きくなるにつれて膜上部のひずみが減少することにより，膜下部のひずみが相対的に大きくなるためであると考えられる．曲げ方向の変化は実験結果からも確認でき，本理論モデルの妥当性を確認した．