成果報告書詳細
管理番号20100000002317
タイトル平成21年度成果報告書 多層薄膜の有効熱拡散率測定方法に関する標準化事業
公開日2011/1/25
報告書年度2009 - 2009
委託先名独立行政法人産業技術総合研究所 学校法人青山学院
プロジェクト番号P04002
部署名ナノテクノロジー・材料技術開発部
和文要約多層薄膜の有効熱拡散率測定方法の標準化に関し、測定手法の検討を行うと共に、国内調査委員会を組織し、規格の可能性について議論した。検討に際しては、膜質を注意深く制御し、TEM断面観察等で膜の特性がキャラクタライズされた2層薄膜、3層薄膜に対し、裏面加熱・表面測温型、及び表面加熱・表面測温型のパルス加熱サーモリフレクタンス測定を行った。測定されたデータから有効熱拡散率を算出すると共に数値計算による温度履歴曲線を生成し、面積法による有効熱拡散率算出するための基礎データの蓄積・検討を行った。多層薄膜の規格の作成を進めるために、藤井丕夫九州大学名誉教授(現所属:産総研水素材料先端科学研究センター)を委員長とするJIS素案作成委員会を組織し、計3回開かれた調査委員会を通じて多層薄膜における有効熱拡散率の測定手法の検討及びその結果に基づくJIS素案の検討を行った。測定手法に関しては、産総研が開発を進めてきたパルス光加熱サーモリフレクタンス法によって観測される温度履歴曲線に面積熱拡散時間法の適用を検討し、基板の影響を考慮する必要はあるものの多層薄膜の有効熱拡散率を測定する手法として有効であると結論付けた。一方で最終的にユーザーから求められるものは有効熱伝導率であることから、素案名としては多層薄膜の有効熱伝導率測定方法とし、素案には有効熱拡散率の算出手順と共に、多層薄膜の平均の単位体積当たりの熱容量を算出する方法についても加える内容にすることとした。これら国内調査委員会の検討結果に基づき、本プロジェクトにおける主要な目標である国際標準化を前提とした素案の作成を達成した。
英文要約Title: Survey on standardization of measurement method for multilayered thin film (FY2009) Final Report
To make a document standard of the method for measuring effective thermal diffusivity of multilayered thin films, a domestic committee was organized for discussion of the possibility of the standardization. A light pulse thermoreflectance technique using an areal heat diffusion time method was discussed. Multilayered thin films were carefully prepared and characterized by the TEM cross-section and XRD before analyses using the areal heat diffusion time method. Rear-heating front-detection type (RF-type) and front-heating front detection type (FF-type) thermoreflectance measurements were performed for those thin films. Numerical simulations were also performed in order to evaluate validity of the areal heat diffusion time method when the method was applied to two or three layered structures. The domestic committee of investigation, which is chaired by Dr. M. Fujii of AIST was organized in order to make a document standard draft of the test method for effective thermal diffusivity of multilayered thin films. Analysis method and the draft of the test method were discussed throughout the meetings, which were held three times. It was concluded that the areal heat diffusion time method using the temperature history curve observed by the light pulse thermoreflectance method is appropriate for measurements of effective thermal diffusivity of the multi-layer films by taking into account of heat effusion into substrate. It was also concluded that “Test method for effective thermal conductivity of multilayered thin film” is preferable rather than the “Test method for effective thermal diffusivity of multilayered thin film” as the title of the document standard. Thus, calculation of the averaged heat capacity per unit volume for the multilayerd thin film is added in the draft. Based on the above discussions in the committee, the draft of the test method for effective thermal conductivity of multilayered thin films is produced and the main goal of this project was achieved.
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