分散型熱物性データベース進捗報告

2012年1月20日
H23年度固体熱物性クラブ
＠産総研つくばセンター
分散型熱物性デ タベ ス進捗報告
分散型熱物性データベース進捗報告
産業技術総合研究所
産
技
研究所 計測標準研究部門
測標準研究部
材料物性科 熱物性標準研究室
山下雄一郎
雄 郎
I. 分散型熱物性DB進捗報告
分散型熱物性 進捗報告
II 薄膜熱物性
II.
薄膜熱物性への展開
の展開
III. その他報告
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分散型熱物性データベース
開発目的
熱物性データベースを開発して、固体、高温融体、流体
の信頼性の高い熱物性データを広範に収録するとともに
の信頼性の高い熱物性デ
タを広範に収録するとともに、
利用の促進を図り、科学技術の知的基盤整備に寄与する。
開発方針
一機関では整備が困難な広範な熱物性データの集積を
実現するため
実現するために、研究機関、大学、学協会との連携のもとに
究機関 大学 学協会と 連携 もと
構築を進める。
熱物性データの不確かさ評価と物質・材料のキャラクタリ
ゼーションを完備した信頼性の高いデータの収録をめざす。
想定利用例
測定の妥当性を検証するためのリファレンスデータ
熱設計・熱対策における伝熱解析用入力データ
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分散型熱物性データベース(開発・運営：産総研)
固体(バルク)、融体、流体等、約3,600物質・材料に関し、熱物性データ約1万件
固体(バルク)
融体 流体等 約3 600物質 材料に関し 熱物性デ タ約1万件
が利用可能。材料や物質を分類し、体系的に整理した上で収録
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コンテンツ整備状況
流体データ
固体と融体データ
流体＝7576件、固体&融体＝3000件、薄
膜=42件
(
)
合計10,618件(昨年度+425件)の熱物性
データを収録
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I. 分散型熱物性DB進捗報告
分散型熱物性 進捗報告
II 薄膜熱物性
II.
薄膜熱物性への展開
の展開
III. その他報告
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薄膜分野への展開
情報機器・電子デバイス：
層間絶縁膜, 相変化記録メモリ記録層,透明導電膜,熱アシス
ト記録型HDD記録層,LED素子等において薄膜を利用
熱物性データは機器の熱設計（シミュレーション）に必須であり、開
発時間の短縮、費⽤節減、エネルギー削減に貢献
薄膜熱物性
DBニーズ
•薄膜熱物性計測の基盤・リファレンスに資するデータの提供
•デバイスの熱設計に有用な熱物性データの提供
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薄膜への対応
コンセプト
・薄膜の特性把握、試料構造、試料キャラクタを考慮した
材料情報の分類
・薄膜が実際に使われる方法で作製された試料を測定し、
薄膜が実際に使われる方法で作製された試料を測定し
測定データ、試料をセットで管理
・測定時における信号データ、材料構造解析のスペクトル
とい た生デ タも収録し 測定の正しさを検証出来る
といった生データも収録し、測定の正しさを検証出来る
ように整備
分散型熱物性DBの機能を拡張して対応
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物質・材料ツリー(バルク均質材料)
--------Domain
--------Group
--------Mat.Clas.1
--------Mat.Clas.2
--------Mat.Clas.3
--------Grade
--------Lot
--------Specimen
Domain: 室温での相状態
Group:
物質大グループ名
Mat.Cls.1: 物質小グループ名
Mat.Cls.2: 物質名, CAS番号, 分子量, 化学式等
Mat.Cls.3: 物質名, 相情報, 結晶構造情報, 応用分野, 材料形状等
Grade:
材料名, 材料組成、材料製造者, RM/CRMコード等.
L t
Lot：
ロ ト名 ロ ト製造番号等
ロット名、ロット製造番号等
Specimen:試料名、試料形状、試料サイズ
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薄膜の収録フォルダ構成と収録情報
--------------------------------------------------------------------Domain
-------------------------------------------------------Group
p
---------------------------------------------Mat.Clas.1
-----------------------------------Mat.Clas.2
---------------------------Mat.Clas.3
--------------------Grade
Grade
-----------------Lot
------Specimen
p
-収録情報Domain:
Group:
形状＋材料性質に依存した分類
Mat.Clas.1 :
Mat Clas 2 :
Mat.Clas.2
Mat.Clas.3 :
Grade :薄膜作製条件(酸素流量比、ドーパント濃度等)や成膜方法毎に分類
Lot :同
:同一成膜手法で成膜条件毎に分類
成膜手法で成膜条件毎に分類
Specimen :測定した個々の試料に関するデータを収録。物性解析用に作成した薄膜の材料情報、
熱物性データも同一ロット下のSpecimenフォルダに収録
多様な薄膜作成条件を整理した上で収録・公開
多様な薄膜作成条件を整理した上で収録
公開
→膜の特性が把握しやすい
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薄膜熱物性データ取得手順と信号データの重要性
計測技術
信号デ タ
信号データ
試料の測定
高速レーザーフラッシュ法
データ解析技術
 2n  12
exp 
T (t ) 

4t
b t n  0

2

解析式によるフィッティング




物性：
熱拡散率
薄膜熱物性測定は新しい測定技術であり、測定の妥当性検証に
有用な信号データも対象としてデータ整備が必要
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薄膜測定試料情報の収録例
TiN薄膜試料に関連した材料
に関する物質ツリー(抜粋)
TiN薄膜試料に関する物
性・材料構造データ
TiN薄膜試料を構成する
材料の積層情報
積層情報
Layer1: TiN
Layer2:
y
LSynthesized
Layer1
1
Quartz
substrate
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TiN薄膜(合成石英基板上)の信号データ
Layer1: TiN
Layer2:
y
Layer
Synthesized
1Quartz substrate
解析に用いる信号データ(サーモリフレクタンス信号)、フィッティングデータも収録
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TiN薄膜(合成石英基板上)のXRDデータ
TiN薄膜試料に関する
XRDデータの重ね描き
Layer1: TiN
Layer2:
Layer
Synthesized
1Quartz
Q
t substrate
b t t
XRD, XPS, and RBS等のスペクトルデータに対応
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I. 分散型熱物性DB進捗報告
分散型熱物性 進捗報告
II 薄膜熱物性
II.
薄膜熱物性への展開
の展開
III. その他報告
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その他報告：e-Therm2010特集号
e-Therm2010「エレクトロニクスとエネルギー分野の熱設計と熱物性
e-Therm2010「エレクトロニクスとエネルギ
分野の熱設計と熱物性
に関する第2回国際シンポジウム」の講演論文を特集号として発刊
Japanese
p
Journal of Applied
pp
Physics,
y
Vol.50, No.11, Nov.2011
収録分野
Thermophysical properties of thin films
Thermophysical properties at micro/nanoscale
Thermophysical properties of high temperature melts
New
e measurement
easu e e method
e od
Application to electronics
Reference material and reference data
Simulation and database
全21報を収録
電子版URL: http://jjap.jsap.jp/journal/JJAP-50-11S.html
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まとめ
・コンテンツ整備進捗
コンテンツ整備進捗
>約3,600物質について合計10,616件の
熱物性データを公開
デ
(グラフ1本が1件に対応)
>425件のデータを新規公開
425件のデ タを新規公開
・薄膜分野への展開
薄膜分野 の展開
>薄膜物性測定に則した材料情報の分類
に対応
>信号データ、スペクトルデータへの対応
・e-Therm2010
>JJAP特集号として発刊
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