Optimization of Pore Formation Process of Lotus Aluminum by Phase Field Simulation
K. Takahashi; K. Yamaguchi; Y. Sasajima; T. Ikeda, 責任著者, ロータスアルミニウムのポア成長の最適化をフェーズフィールドシミュレーションにより行った。
ECS Advances, 2023年08月17日, ［査読有り］

Simulation of the Pressure Bonding Process Using the Phase-field Crystal Method
Yasushi Sasajima; Ryosuke Onozwa; Shingo Hatakeyama; Chihiro Iwamoto, 筆頭著者, 圧着過程をフェーズフィールドクリスタル法によりシミュレートした。
ECS J. Solid State Sci. Technol., 2023年07月21日, ［査読有り］

FPCを使った薄型高圧トランスの開発
指田 和之; 竹原 奈津紀; 大貫 仁; 篠嶋 妥,

トランスはさまざまな産業機器用電源に搭載されているが，小型化，薄型化が強く望まれている。本研究では，FPC (Flexible Printed Circuits)を用いた小型，薄型の高圧トランスの開発を行った。高圧トランスは多くの巻数が必要となるため，隣り合う線との間に形成される静電容量（浮遊容量）が増大して，自己共振周波数が低くなり，スイッチング周波数を高めることができない。さらに高耐圧が必要なため，小型化が難しいという問題がある。本研究ではFPCの高柔軟性，高耐圧性およびファインピッチパターニング特性に着目して，高圧トランスへの適用性を検討した。巻線間の耐圧を保持しながら，浮遊容量を減らす方策およびFPCを折り畳む新構造を見出し，従来品よりも浮遊容量を小さくすることで，自己共振周波数が高い薄型の高圧トランスを開発した。

, 一般社団法人エレクトロニクス実装学会
エレクトロニクス実装学会誌, 2023年01月01日

Optimization of the Surface Structure of the SiC Substrate for SiC-Ni Melt-bonding Using Simulation by Phase-Field Method
Yasushi Sasajima; Kyohei Iwata; Kazuki Shinozuka; Jin Onuki, 筆頭著者
ECS J. Solid State Sci. Technol., 2022年12月, ［査読有り］

水冷積層セラミック基板を用いたパワーモジュールのパワーサイクル寿命向上
指田 和之; 竹原 奈津紀; 大貫 仁; 篠嶋 妥, 一般社団法人エレクトロニクス実装学会
エレクトロニクス実装学会誌, 2022年05月01日, ［査読有り］

Pore Formation and Shape Control Simulation of Lotus Aluminum by Phase Field Method　　　　　　　　　　　　　　　
Kei Takahashi; Yasushi Sasajima; and Teruyuki Ikeda, 責任著者
ACS Omega, 2022年04月, ［査読有り］

フェーズフィールドクリスタル法による加圧ボンディングプロセスの シミュレーション
篠嶋 妥; 岩本 知広
Mate2022, 2022年

Nanopore Formation in CeO2 Single Crystal by Ion Irradia-tion: A Molecular Dynamics Study
Yasushi Sasajima; Ryuichi Kaminaga; Norito Ishikawa; Akihiro Iwase, 筆頭著者, The nanopore formation process that occurs by supplying a thermal spike to single crystal CeO2 has been simulated using a molecular dynamics method. As the initial condition, high thermal energy was supplied to the atoms in a nano-cylinder placed at the center of a fluorite structure. A nanopore was generated abruptly at around 0.3 ps after the irradiation, grew to its maximum size at 0.5 ps, shrank during the time to 1.0 ps, and finally equilibrated. The nanopore size increased with increasing effective stopping power gSe (i.e., the thermal energy deposited per unit length in the specimen), but it became saturated when gSe was 0.8 keV/nm or more. This finding will provide useful information for precise control of the size of nanopores. Our simulation confirmed nanopore formation found in the actual experiment, irradiation of CeO2 with swift heavy ions, but could not reproduce crystalline hillock formation just above the nanopores.
Quantum Beam Sci., 2021年11月, ［査読有り］

Electric Field Dependence Mechanism for Cosmic Ray Failure in Power Semiconductor Devices
Tetsuo Oda; Taiga Arai; Tomoyasu Furukawa; Masaki Shiraishi; and Yasushi Sasajima, IEEE
IEEE Transactions on Electron Device Letters, 2021年05月, ［査読有り］

Optimization of the Surface Structure of the Si Substrate for Si-Al Bonding Using Simulation by the Phase Field Method
Kyohei Iwata; Ryusuke Yuchi; Yasushi Sasajima and Jin Onuki, 責任著者
Journal of Electronic Materials, 2021年05月, ［査読有り］

Simulation of Grain Coarsening Process in Copper Wiring by Phase Field Method
Yasushi Sasajima; Ryusuke Yuchi; Jin Onuki, 筆頭著者
ECS J. Solid State Sci. Technol., 2021年02月17日, ［査読有り］

Effective pore size control method for lotus aluminum by phase field simulation
K.Iitsuka; Y. Sasajima; T.Ikeda, 責任著者, 一方向凝固中のアルミニウム中のポアの成長過程を多相ふぇーあうフィールド法によりシミュレートした。固液界面の移動速度（V)と温度勾配（G)のポアサイズに対する影響は実際の実験とよく一致した。G一定の下でVをポア成長レートに負比例させて制御すると、ポアは幅を一定にして成長することを見出した。
Materials Science & Engineering B, 2020年08月, ［査読有り］

A novel lining method for eliminating plastic deformation and protrusion of copper in Cu-TSV using FEM analysis
Yazdan Zare; Yasushi Sasajima; Jin Onuki, Cuスルーシリコンビア（TSV)の熱処理に伴うCu突出を抑制するバリア膜の探索を行った。三層構造膜とし、内側は基体であるシリコンよりも高いヤング率、外側は銅よりも高い熱膨張率、中間層はシロキサンのように柔らかい樹脂層とすれば、Cu突出をほぼ完全に抑制できることを発見した。
J. Electon. Mater., 2020年03月, ［査読有り］

Crystal Structure Analysis of Irradiated Ni3Al Using Molecular Dynamics Simulation
Ahmad Ehsan Mohd Tamidi; Yasushi Sasajima; Akihiro Iwase, 責任著者, Ni3Alに熱スパイクを与えた後の原子構造変化を調べた。照射によりL12規則構造が不規則構造に変わり、それに伴って硬度が減少することが分かった。この結果は実際の照射実験と訂正的に一致することを指摘した。
Materials Transactions, 2020年01月, ［査読有り］

Evaluation of the Cu-TSV barrier materials as a solution to copper protrusion
Yazdan Zare; Yasushi Sasajima; Jin Onuki, Cuスルーシリコンビア（TSV)の熱処理に伴うCu突出を抑制するバリア膜の探索を行った。単一膜では、基体であるシリコンよりも高いヤング率と、銅よりも高い熱膨張率を同時に実現する必要があることを指摘した。
J. Electon. Mater., 2019年12月, ［査読有り］

Material Report : R&D ロータス型多孔質熱電材料を用いた新しい熱電変換デバイスの可能性
池田 輝之; 永野 隆敏; 篠嶋 妥, シーエムシー出版
機能材料, 2019年07月, ［査読有り］

Effects of Electroplating at Lower Leveler and Suppressor Contents on the Formation of Very Low Resistivity Narrow Cu Interconnects
R. Miyamoto; K. Tamahashi; T. Inami; Y. Sasajima; J. Onuki, 責任著者, 電気めっきにおいてレベラーおよびサプレッサー添加剤を同時に低減した場合に、極細銅配線の低抵抗率化に相加的に正の影響を及ぼすことを明らかにした。
Journal of The Electrochemical Society, 2019年03月, ［査読有り］

High-Temperature Cycle Durability of Superplastic Al-Zn Eutectoid Solder Joints with Stress Relaxation Characteristics for SiC Power Semiconductor Devices
K. Saito; K. Tamahashi; T. Inami; M. Kobiyama; Y. Sasajima; J. Onuki; Y. Kawamata, SiCパワー半導体デバイスのための、応力緩和特性を有する超塑性Al-Zn共析はんだ接合の高温サイクル寿命を評価し、その有用性を実証した。
IEEE Electron Device Letters, 2019年02月, ［査読有り］

General Expression for Plasma Extraction Transit-Time (PETT) Oscillations from Silicon Bipolar Power SemiconductorDevices
K. Saito; T. Wada; Y. Sasajima, ラスト(シニア)オーサー, シリコンバイポーラパワー半導体デバイスからのプラズマ励起遷移時間（PETT)振動を記述する一般的定式化を行い、その抑止方法を提示した。
IEEE Trans. Electron Devices, 2019年02月, ［査読有り］

Structure analysis of the defects generated by a thermal spike in single crystal CeO2: A molecular dynamics study
Y. Sasajima; N. Ajima; R. Kaminaga; N. Ishikawa; A. Iwase, 筆頭著者, セリアの単結晶において熱スパイクにより生成する欠陥を分子動力学法によりシミュレートし、構造解析を行った。
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2018年12月, ［査読有り］

The Protrusion Behaviors in Cu-TSV during Heating and Cooling Process　　　　　　　　　　　　　　　
Bin Liu; Akira Satoh; Kunihiro Tamahashi; Yasushi Sasajima; Jin Onuki, 責任著者, シリコン貫通電極（ＴＳＶ：Ｔhｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）における銅コアが熱処理時につき出す現象の原因を実験及び有限要素法計算により明らかにした。
Transactions of The Japan Institute of Electronics Packaging, 2018年06月, ［査読有り］

Simplified Model Analysis of Self-Excited Oscillation and Its Suppression in a High-Voltage Common Package for Si-IGBT and SiC-MOS
Katsuaki Saito; Tomoyuki Miyoshi; Daisuke Kawase; Seiichi Hayakawa; Toru Masuda; Yasushi Sasajima, This paper presents the analysis of a simplified model for the design of a module structure that avoids the risk of self-excited oscillation (SE-Osc). A necessary and sufficient simplified model that can extract the critical oscillation mode is proposed based on a comparison of several simplifying steps. The differential equation of the simplified model is solved, and the solution is plotted in the frequency domain to analyze the oscillatory conditions. The simplified model is verified via a time-domain full-model simulation modeled by 3-D electromagnetic simulation and solved by finite-element simulation. Measurements of test modules show consistent oscillatory conditions and frequency. SE-Osc modes are eliminated by reducing the inductance connected to the emitter and increasing the inductance connected to the collector. Increasing the ratio of CCE to CGC increases the risk of self-exciting oscillation. Suppressions of SE-Osc from a common package design with state-of-the-art Si-insulated gate bipolar transistors (IGBTs) presenting small feedback capacitance, SiC-MOS, and hybrids of state-of-art Si-IGBTs and SiC-Schottky barrier diodes are verified., Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.
IEEE Transactions on Electron Devices, 2018年03月01日, ［査読有り］

Nano-Structure-Controlled Very Low Resistivity Cu Wires Formed by High Purity and Optimized Additives
Jin Onuki; Kunihiro Tamahashi; Takashi Inami; Takatoshi Nagano; Yasushi Sasajima; Shuji Ikeda, Resistivity increase in nano-level Cu wires is becoming a critical issue for high speed ULSIs. We have established a new manufacturing process utilizing very high purity 9N electrolyte and optimized additives to control nano-structures of Cu wires, and we realized Cu wires for practical use with 50% lower resistivity than those made with the conventional process. Using STEM analyses and phase field simulation, we also ascertained the reason for getting the very low resistivity Cu wires., Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.
IEEE Journal of the Electron Devices Society, 2018年02月27日, ［査読有り］

Strength evaluation on the interface of precipitates with segregated hydrogen in Al-Mg-Zn alloys by ab initio calculation
Takatoshi Nagano; Yuta Kawasaki; Yasushi Sasajima; Goroh Itoh, Ab initio calculation of the tensile deformation of Al-Zn-Mg alloy models was performed to clarify the mechanism for hydrogen embrittlement in the Al-Zn-Mg alloy. The atomistic models of Al/MgZn2 boundaries containing a hydrogen atom, which the authors obtained previously, were used as the initial stable structures with hydrogen segregated at η1, η2, η4 interfaces (notation used by J. Gjønnes and Chr. J. Simensen). The models were strained uniaxially at a constant rate and their total energies after the structural relaxation were calculated by the ab initio method. It has been found that the hydrogen atom trapped near the Al matrix/MgZn2 precipitate interface deteriorates the strength of the Al-Zn-Mg alloys by weakening the bonding strength between Al and Mg-Zn. The authors have proposed that the interface strength can be estimated by the maximum of the derivative of the cohesive energy per unit area and have found that η4 shows the highest strength under tensile deformation. The proposed criteria can be applied to estimate the interface strength of various materials., Japan Institute of Light Metals
Keikinzoku/Journal of Japan Institute of Light Metals, 2018年, ［査読有り］

Phase-field simulation of the Si precipitation process in Mg2Si under an applied stress　　　　　　　　　　　　　　　
Bin Liu; Teruyuki Ikeda; Yasushi Sasajima, 責任著者, 熱電材料として有望なMg2Siについて、外部応力を印加して微細組織を制御するために、Si析出過程をフェーズフィールド法により計算した。適切な外部応力を印加することにより所望の微細組織が実現できる可能性を指摘した。
Mater. Sci. Eng. B-Adv., 2018年01月, ［査読有り］

第一原理計算によるAl–Zn–Mg合金中の析出物水素偏析界面における強度評価
永野 隆敏; 川崎 優太; 篠嶋 妥; 伊藤 吾朗,

Ab initio calculation of the tensile deformation of Al–Zn–Mg alloy models was performed to clarify the mechanism for hydrogen embrittlement in the Al–Zn–Mg alloy. The atomistic models of Al/MgZn₂ boundaries containing a hydrogen atom, which the authors obtained previously, were used as the initial stable structures with hydrogen segregated at η1, η2, η4 interfaces (notation used by J. Gjønnes and Chr. J. Simensen). The models were strained uniaxially at a constant rate and their total energies after the structural relaxation were calculated by the ab initio method. It has been found that the hydrogen atom trapped near the Al matrix/MgZn₂ precipitate interface deteriorates the strength of the Al–Zn–Mg alloys by weakening the bonding strength between Al and Mg–Zn. The authors have proposed that the interface strength can be estimated by the maximum of the derivative of the cohesive energy per unit area and have found that η4 shows the highest strength under tensile deformation. The proposed criteria can be applied to estimate the interface strength of various materials.

, 一般社団法人 軽金属学会
軽金属, 2018年, ［査読有り］

ロータスアルミニウムにおけるポア成長のフェーズフィールドシミュレーション
劉 濱; 池田 輝之; 篠嶋 妥, ラスト(シニア)オーサー, ロータスアルミニウムにおけるポア成長のフェーズフィールドシミュレーションが可能であることを示した。, 一般社団法人 軽金属学会
軽金属, 2018年, ［査読有り］

Screening of Undesirable Elements Raising the Electrical Resistivity in Very Narrow Cu Wires by Ab Initio Calculation
Takatoshi Nagano; Kunihiro Tamahashi; Takashi Inami; Yasushi Sasajima; Jin Onuki, 第一原理計算を用いて,不純物が析出したCu(111)/Cu(111)およびCu(100)/Cu(100)粒界モデルを作成し,各不純物元素における粒界偏析のしやすさを偏析エネルギーを計算して比較検討した。金属元素がClおよびOと結合して粒界に安定に存在し、それがCu粒成長を阻害することを明らかにした。, ELECTROCHEMICAL SOC INC
J. Electrochem. Soc., 2017年09月01日, ［査読有り］

Nano-Structure-Controlled Very Low Resistivity Cu Wires Formed by High Purity Electrolyte and Optimized Additives
Jin Onuki; Kunihiro Tamahashi; Takashi Inami; Takatoshi Nagano; Yasushi Sasajima; Shuji Ikeda, Resistivity increase in nano-level Cu wires is becoming a critical issue for high speed ULSIs. We have established the new manufacturing process utilizing very high-purity 9N electrolyte and optimized additives to control nano-structures of Cu wires, and we realized Cu wires with resistivity 50% lower than that of wires made by a conventional process. We also have ascertained the reason for getting very low resistivity Cu wires by STEM analyses and first-principle simulation., IEEE
2017 IEEE ELECTRON DEVICES TECHNOLOGY AND MANUFACTURING CONFERENCE (EDTM), 2017年, ［査読有り］

熱的照射下にあるAl-Cu合金におけるθ' 析出相の成長過程のフェーズフィールドシミュレーション　　　　　　　　　　　　　　　
リュウ ビン,篠嶋 妥,岩瀬 彰宏, 責任著者, フェーズフィールド法を用いてAｌ-Cu2元系合金に熱的照射を行うことによって起こるθ′析出相の成長過程をシミュレートし,局所的な組織制御の可能性を指摘した。
日本金属学会誌, 2016年08月, ［査読有り］

第一原理計算によるAl-Zn-Mg合金中の水素の存在位置の解析　　　　　　　　　　　　　　　
永野 隆敏,篠嶋 妥,伊藤 吾朗, 第一原理計算を用いて,Al粒内モデル, Al/Al粒界モデルとAl/析出物粒界モデルを作成し,それぞれにおける水素の存在しやすさを形成エネルギーにより比較検討した。Al-Mg-Zn合金における水素原子は、MgZn2析出相との粒界面において半整合界面を選択する傾向があることを明らかにした。
軽金属, 2016年07月, ［査読有り］

The Relationship between Nanocluster Precipitation and Thermal Conductivity in Si/Ge Amorphous Multilayer Films:,Effects of Cu Addition
Ahmad Ehsan Mohd Tamidi and Yasushi Sasajima, ラスト(シニア)オーサー, 熱電材料として有望なアモルファスSi/Ge多層膜について、アニールに伴う析出過程を分子動力学法により計算し、熱伝導率への影響を考察した。Cu層を多層膜の界面に挿入することにより、ナノクラスターの生成を容易にし、熱伝導率の上昇を抑えることを指摘した。, HINDAWI PUBLISHING CORP
Journal of Nanomaterials, 2016年04月01日, ［査読有り］

Ab initio calculation study on the site of hydrogen in Al-Zn-Mg alloys
Takatoshi Nagano; Yasushi Sasajima; Goroh Itoh, Ab initio calculation study on the site of hydrogen in Al-Zn-Mg alloys was performed to clarify the mechanism of hydrogen segregation, aiming to understand the mechanism for hydrogen embrittlement in Al-Zn-Mg alloys. In order to determine stable structures with hydrogen at grain boundaries as well as inside the grain, atomistic models of Al matrix, Al/Al and Al/MgZn2 boundaries containing a hydrogen atom were constructed, and their total energies as well as stable structures were calculated by the ab initio method. We defined and estimated the formation energy of hydrogen and compared the stability of segregated hydrogen in Al matrix, Al/Al and Al/MgZn2 boundaries. We found that hydrogen has a tendency to segregate in Al/MgZn2 boundaries, η1, η4, η2 (notation used by J. Gjønnes and Chr. J. Simensen) in this order. This is in accord with the thought that hydrogen is prone to be trapped on a semicoherent boundary, which was previously concluded from experimental results., Japan Institute of Light Metals
Keikinzoku/Journal of Japan Institute of Light Metals, 2016年, ［査読有り］

Phase Field Simulation of Growth Process of theta' Precipitation Phase in Al-Cu Alloy under Thermal Irradiation
Bin Liu; Yasushi Sasajima; Akihiro Iwase, The theta' precipitation process of Al-Cu alloy was simulated with the coupling model of a phase field and a concentration field during isothermal annealing and under thermal irradiation. This model successfully described the theta' precipitation process under isothermal annealing at 423 K and 473 K, including the growth rate of the theta' precipitates. The model was used also to simulate the theta' precipitation process under thermal irradiation at 473 K and it was found that the size and the distribution of the theta' precipitates can be controlled locally by this process. The simulation results also indicated that the heat sink process around the irradiated area is important to achieve a precisely. controlled precipitated structure., JAPAN INST METALS
JOURNAL OF THE JAPAN INSTITUTE OF METALS, 2016年, ［査読有り］

Simulation of the Si Precipitation Process in Mg2Si Using a Phase-Field Kinetic Model
Bin Liu; Teruyuki Ikeda; Yasushi Sasajima, The Si precipitation process in an Mg2Si matrix has been simulated by the phase-field kinetic model, considering the eigen strain at the interface between precipitates and the matrix. We observed that the shape of the precipitate changed during the course of heat treatment from circular to lenticular. As the Si precipitate grew larger, the adjacent precipitate aggregated to form a lamellar microstructure. This microstructure is suitable for thermo-electric materials because the scattering of phonons will frequently occur at the interface between the Si precipitates and the Mg2Si matrix. Our present simulation suggests drastic improvements of thermo-electric properties of this type of material are possible due to the eigen strain., JAPAN INST METALS
MATERIALS TRANSACTIONS, 2016年, ［査読有り］

Computer experiments on radiation strength and radiation enhanced segregation of Al-Si amorphous alloys
Yasushi Sasajima; Naoki Ajima; Kazuaki Momoi; Akihiro Iwase, Computer experiments of irradiated Al-Si alloys were performed to clarify the mechanism of radiation enhanced segregation. The atomic configurations of pure Al, Al-5 at%Si and Al-10 at%Si with amorphous structure after the irradiation of high energy beam were calculated by the molecular dynamics method. We estimated the threshold energies to create voids in pure Al, Al-5 at%Si and Al-10 at%Si as 0.23, 0.25 and 0.25 keV/nm, respectively. This fact means that addition of Si to Al enhances strength against void formation by beam irradiation. We also confirmed that addition of Si to Al gave strong effect on radiation enhanced segregation. The degree of enhancement depended on the degree of dispersion of Si atoms in Al matrix because the Si atoms enhances clustering of the Al atoms surrounding them.
Keikinzoku/Journal of Japan Institute of Light Metals, 2015年

Effectiveness of a periodic annealing method to coarsen Cu grains in very narrow trenches
Yasushi Sasajima; Tatsuya Miyamoto; Takatoshi Saitoh; Takahiro Yokoyama and Jin Onuki, 筆頭著者, 極細配線中のCuの粒径を大きくする熱処理法として、周期的アニーリング法が有効であることを計算および実験により実証した。, ELSEVIER SCIENCE BV
Microelectronic Engineering, 2015年, ［査読有り］

Al-Siアモルファス合金の照射耐性と析出促進過程の計算機実験
篠嶋 妥,安島 直紀,; 桃井 一章,岩瀬 彰宏, 筆頭著者
軽金属, 2015年, ［査読有り］

Pinning Effect of Fe(ClO) and Ti(ClO) Compounds on Cu Grain Growth in Very Narrow Cu Wires
Takatoshi Nagano; Yasushi Sasajima; Nobuhiro Ishikawa; Kunihiro Tamahashi; Kishio Hidaka and Jin Onuki, We have clarified that the grain growth of Cu in very narrow Cu wires is reduced by the pinning effect of Fe(C10) and Ti(C10) compounds at a grain boundary based on results of a nano-order-analysis of aberration-corrected scanning transmission electron microscope (Cs-corrected STEM) observations and an ab initio calculation. From the calculation, we estimated the segregation energy for the Fe(ClO) and Ti(ClO) compound impurities at the Cu grain boundary. Combining the ab initio calculation and measurement results, we proposed a pinning mechanism to suppress the grain boundary movement. (C) 2015 The Electrochemical Society. All rights reserved., ELECTROCHEMICAL SOC INC
ECS Electrochemistry Letters, 2015年, ［査読有り］

Computer simulation of structural modifications induced by highly energetic ions in uranium dioxide
Y. Sasajima; T. Osada; N. Ishikawa; A. Iwase, The structural modification caused by the high-energy-ion irradiation of single-crystalline uranium dioxide was simulated by the molecular dynamics method. As the initial condition, high kinetic energy was supplied to the individual atoms within a cylindrical region of nanometer-order radius located in the center of the specimen. The potential proposed by Basak et al. [C.B. Basak, A.K. Sengupta, H.S. Kamath, J. Alloys Compd. 360 (2003) 210-216] was utilized to calculate interaction between atoms. The supplied kinetic energy was first spent to change the crystal structure into an amorphous one within a short period of about 0.3 ps, then it dissipated in the specimen. The amorphous track radius R-a was determined as a function of the effective stopping power gS(e), i.e., the kinetic energy of atoms per unit length created by ion irradiation (S-e: electronic stopping power, g: energy transfer ratio from stopping power to lattice vibration energy). It was found that the relationship between R-a and gS(e) follows the relation R-a(2) = aln(gS(e)) + b. Compared to the case of Si and beta-cristobalite single crystals, it was harder to produce amorphous track because of the long range interaction between U atoms. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved., ELSEVIER SCIENCE BV
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION B-BEAM INTERACTIONS WITH MATERIALS AND ATOMS, 2013年11月, ［査読有り］

Cs-Corrected STEM Observation and Atomic Modeling of Grain Boundary Impurities of Very Narrow Cu Interconnect
Takatoshi Nagano; Kunihiro Tamahashi; Yasushi Sasajima; Jin Onuki, Nano-order-analysis of grain boundary in very narrow Cu interconnect was performed for the first time using spherical aberration corrected Scanning Transmission Electron Microscope (Cs-corrected STEM). We focused our attention on both direct observation and ab initio calculation of impurities at the grain boundaries in Cu interconnect which depress the grain growth. STEM observation showed that Cl segregates at grain boundary, and that O exist in both grain boundary and interstitial. We estimated the segregation energy for the impurities at Cu grain boundary, and found that the result coincides with the observed tendency. (C) 2013 The Electrochemical Society. [DOI: 10.1149/2.001306eel] All rights reserved., ELECTROCHEMICAL SOC INC
ECS ELECTROCHEMISTRY LETTERS, 2013年, ［査読有り］

Nano-scale analysis of impurities at grain boundary in very narrow Cu wire　　　　　　　　　　　　　　　
Takatoshi Nagano; Kunihiro Tamahashi; Nobuhiro Ishikawa; Yasushi Sasajima; Jin Onuki, Cu粒界への不純物偏析エネルギーの第1原理計算による評価を行い、結果をCs補正STEM観察結果と比較した。ClがCu粒界に偏析し、Oは粒界と粒内のどちらにも存在しており、Cu粒成長をClが阻害することが示唆された。
ECS Electrochemistry Letters, 2013年, ［査読有り］

Computer simulation of high-energy-ion irradiation of uranium dioxide　　　　　　　　　　　　　　　
Y.Sasajima; T.Osada; N.Ishikawa; A. Iwase, 筆頭著者, UO2単結晶への照射シミュレーションを行った。与えた熱エネルギーが0.3psの間に構造をアモルファスに変えることを見出した。アモルファストラック半径と有効阻止能の関数形を求め、長距離相互作用のためにアモルファストラック形成が困難であることを指摘した。
Nucl. Instr. Meth. B, 2013年

Molecular dynamics simulation of fast particle irradiation to the single crystal CeO2
Y.Sasajima; N.Ajima; T.Osada; N.Ishikawa; A. Iwase, 筆頭著者, CeO2単結晶への照射シミュレーションを行った。与えた熱エネルギーが0.3psの間に構造をアモルファスに変えることを見出した。UO2の場合と比較して、構造がより安定であることを見出した。, ELSEVIER SCIENCE BV
Nucl. Instr. Meth. B, 2013年, ［査読有り］

Molecular dynamics simulation of fast particle irradiation to the Gd2O3 - doped CeO2
Y.Sasajima; N.Ajima; T.Osada; N.Ishikawa; A. Iwase, 筆頭著者, Gd2O3を添加したCeO2単結晶への照射シミュレーションを行った。ガドリアの添加により、セリアの構造がより不安定になることを見出した。, ELSEVIER SCIENCE BV
Nucl. Instr. Meth. B, 2013年

Computer simulation of high-energy-ion irradiation of SiO2　　　　　　　　　　　　　　　
Y.Sasajima; H.Onuki; N.Ishikawa; A. Iwase, 筆頭著者, SiO2単結晶への照射シミュレーションを行った。与えた熱エネルギーが0.3psの間に構造をアモルファスに変えることを見出した。アモルファストラック半径と有効阻止能の関数形を求め、四面体クラスター間の結合が弱いためにアモルファストラック形成がSiよりも容易であることを指摘した。
Trans. MRS-J, 2013年, ［査読有り］

Computer Simulation of Precipitation Process in Si/Ge Amorphous Multi-layer Films: Effects of Cu addition
Yasushi Sasajima; Junya Murakami; Ahmad Ehsan Bin Mohd Tamidi, 筆頭著者, Si/Geアモルファス多層膜の析出に対するCu添加の影響を計算機シミュレーションにより調べた。CuをGe層のみに添加、もしくはCu層をSi/Ge界面に挟むことにより、Cuの存在しない部分の結晶化が促進されることを示した。
Mater. Trans., 2013年, ［査読有り］

Search for Barrier Materials for Cu Interconnects in Integrated Circuits
Yasushi Sasajima; Yuki Kimura; Tetsunori Tsumuraya; Takatoshi Nagano and Jin Onuki, 筆頭著者, RuバリアがCu成長に好適であることを分子動力学法と第1原理計算により示した。その結果から、Ruバリアと同等の性能の期待されるIrMoバリア材を提案した。, ELECTROCHEMICAL SOC INC
ECS J. Solid State Sci. Tech., 2013年, ［査読有り］

Resistivity Reduction in Very Narrow Cu Wiring
Jin Onuki; Yasushi Sasajima; Kunihiro Tamahashi; YiQing Ke; Shohei Terada; Kishio Hidaka; and Shinji Itoh, 60 nm 幅のCu極細配線において、高純度材を用いた添加剤を加えないめっきプロセスで電着後、高速昇温アニールすることにより、結晶粒を一様の粗大化して電気抵抗率を１４％低下させることに成功した。, ELECTROCHEMICAL SOC INC
Journal of The Electrochemical Society, 2013年, ［査読有り］

Molecular Dynamics Simulation of Grain Growth of Cu Film
Y. Sasajima; J. Onuki, We investigated the growth process of Cu polycrystalline films on three substrates Si, Ti and Ru during isothermal annealing by the molecular dynamics method. We focused on the influence of the adhesion strength and size mismatch between substrate and Cu on crystallinity and orientational order of the film. The present simulation clarified that Ru is excellent material as substare/barrier metal for Cu wire. Based on the findings, a search plot for replacement material of Ru was proposed., ELECTROCHEMICAL SOC INC
ELECTRODEPOSITION OF NANOENGINEERED MATERIALS AND DEVICES 4, 2012年, ［査読有り］

Void generation mechanism in Cu filling process by electroplating for ultra fine wire trenches
Yasushi Sasajima; Takatoshi Satoh; Kunihiro Tamahashi; Jin Onuki, 筆頭著者, FLUENTによる流体計算により、Cu電解液の極細溝中の流れを調べ、配線幅50nmでは流速低下からCuの埋め込み性が悪くなることを指摘した。また、その改善策として溝上部の角に丸みを持たせることを提案し、その効果を計算と実際の実験で実証した。, JAPAN INST METALS
Materials Transactions, 2012年, ［査読有り］

Substrate temperature dependence of electrical and structural properties of Ru films
Takatoshi Nagano; Kazuya Inokuchi; Kunihiro Tamahashi; Nobuhiro Ishikawa; Yasushi Sasajima; Jin Onuki, LSI配線用の金属バリアメタルとしてのRu薄膜について、平滑で電気抵抗率がバルクと同程度の膜を作成するための条件を明らかにした。このRu膜上にCuを直接めっきして良好な(111)配向めっき膜を得た。この結果を第一原理計算により裏付けた。, ELSEVIER SCIENCE SA
Thin Solid Films, 2011年, ［査読有り］

Effect of additive-free plating and high heating rate annealing on the formation of low resistivity fine Cu wires
Jin Onuki; Kunihiro Tamahashi; Takashi Namekawa; Yasushi Sasajima, ラスト(シニア)オーサー, めっきの際に添加剤を用いずにCu配線を形成し、その後急速アニーリングによって低抵抗の極細配線を作製した。その原因として急速加熱による粒成長機構を提唱した。, JAPAN INST METALS
Materials Transactions, 2011年, ［査読有り］

Effect of impurities on the grain growth of polycrystlline Cu thin film
Yasushi Sasajima; Takeshiro Nagai; Jin Onuki, 筆頭著者, 分子動力学法によりCu多結晶薄膜の粒成長をシミュレートした。OとTiが不純物として入った場合、Cuとの結合の強いO原子がCu粒界に偏析してCuの粒成長を阻害することを示した。この結果をもとに、Cuの粒成長を阻害する不純物をあらかじめスクリーニングする方法を示した。, ELECTROCHEMICAL SOC JAPAN
Electrochemistry, 2011年, ［査読有り］

Impact of high heating rate, low temerature, and short time annealing on the realization of low resistibity Cu wire
Jin Onuki; Kunihiro Tamahashi; Takashi Namekawa; Yasushi Sasajima, ラスト(シニア)オーサー, 銅配線の抵抗率低下に、高い昇温レート(1.7K/s)、低温度(３００℃)、短時間(10min)のアニール法が有効であることを示した。, JAPAN INST METALS
Materials Transactions, 2010年09月01日, ［査読有り］

Reduction in resistivity of 50 nm wide Cu wire by high heating rate and short time annealing utilizing misorientation energy
Jin Onuki; Khoupin Khoo; Yasushi Sasajima; Yasunori Chonan; Takashi Kimura, 幅50nmの配線銅の急速アニーリング（RTA)による粗大化機構を明らかにした。, AMER INST PHYSICS
Journal of Applied Physics, 2010年08月15日, ［査読有り］

Molecular dynamics simulation of grain growth of Cu film - effects of adhesion strength between substrate and Cu atoms -
Takatoshi Kato; Takeshiro Nagai; Yasushi Sasajima; Jin Onuki, 責任著者, 分子動力学法を用いて、Cu多結晶薄膜の結晶成長過程を原子レベルで再現した。Cu薄膜の結晶性と配向性に及ぼす基板物質の影響を明らかにした。, JAPAN INST METALS
Material Transaction, 2010年04月, ［査読有り］

Impact of High Heating Rate,Low Temperature and Short Time Annealing on the Realization of Low Resistivity Cu Wire
J. Onuki; K. Tamahashi; T. Namekawa; Y. Sasajima, ラスト(シニア)オーサー, Low resistivity Cu wires were obtained by high heating rate short time and low temperature annealing even at a temperature 100 K lower and for a time 67% shorter than the conventional H-2 annealing temperature and time This was due to promotion of the grain growth by the release of grain boundary energy when the heating rate to the peak temperature was set at I 7 K/s Resistivity of Cu wilts made by the new process at 573 K w is lower than that of wires made by conventional H-2 annealing at 673 K for 30 min [doi 10 2320/matertrans M2010133], JAPAN INST METALS
Materials Transactions, 2010年, ［査読有り］

Grain coarsening mechanism of Cu thin films by rapid annealing
Yasushi Sasajima; Junpei Kageyama; Khyoupin Khoo; Jin Onuki, 筆頭著者, 配線銅の粗大化に急速アニール法が有効であることを実験的に示し、その機構を計算機シミュレーションから明らかにした。, ELSEVIER SCIENCE SA
Thin Solid Films, 2010年, ［査読有り］

Reduction in resistivity of 50nm wide Cu wire by high heating rate and short time annealing utilizing misorientation energy
J. Onuki; K.P. Khoo; Y. Sasajima; Y. Chonan; T. Kimura, The resistivities and microstructures for 50 nm Cu wires fabricated by high heating rate (3 K/s) and short time (1 min) annealing using infrared rapid thermal annealing equipment have been investigated as a function of annealing temperature and compared to those properties for wires fabricated by a slow heating rate (0.08 K/s), long time (30 min) conventional H(2) annealing process. The resistivity of wires annealed by the new process decreased substantially with increasing annealing temperature from 573 to 773 K. The resistivity had its lowest value between 773 and 873 K, and it increased rapidly with annealing temperature above 923 K. The average rho value was 2.98 mu Omega cm for 773 K new process wires, whereas average rho values were about 3.55 mu Omega cm for 573 K and 3.42 mu Omega cm for 673 K conventionally H(2) annealed wires. This resistivity value for the new process wires was about 16% lower than the value for wires annealed at 573 K and 13% lower than the value for the wires annealed at 673 K by the conventional H(2) annealing process. The substantial resistivity decrease in the new process Cu wires is mainly attributed to uniform grain size coarsening and high (111) orientation effects by the high temperature and high rate heating, while the resistivity increase at higher heating temperatures above 923 K for new process wires is mainly attributed to the reaction between Cu and Ta/TaN barriers; the greater the extent of the reaction, the higher the resistivity. (C) 2010 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3474663], AMER INST PHYSICS
J. Appl.Phys., 2010年, ［査読有り］

Void generation during the annealing process of very narrow copper wires
Yasushi Sasajima; Tomoaki Akabane; Takeshiro Nagai; Yasunori Chonan and Jin Onuki, 筆頭著者, We carried out experiments on stress-induced void formation in ultrathin Cu wires while varying heat-treatment temperature, wire dimensions, and overlayer thickness. We also did molecular dynamics simulations of void formation in a buried wire of nanometer scale and compared these results with experimental results to clarify details of the void formation mechanism. The experimental and simulation results showed good accordance in explaining the effects of wire width, overlayer thickness, and cooling rate on void formation. (1) The narrower the wire width, the easier the void formation. (2) The thicker the overlayer, the easier the void formation. (3) The larger the cooling rate, the greater the suppression of void formation. From the obtained results, we constructed a void formation model for a buried wire. The basic concept of the model describes how local strain at four trench corners is relaxed in the buried wire in the annealing process. There are two ways to relax the local strain: (1) structural relaxation to strengthen adhesion between the wire and substrate and (2) reduction of the surface area to minimize surface energy. The way preferred is dependent on how parameters such as system temperature and wire dimensions are combined. Based on the void formation model, we interpreted the effects of wire strain, wire dimensions, and overlayer thickness. (C) 2009 American Institute of Physics. [DOI: 10.1063/1.3091291], AMER INST PHYSICS
Journal of Applied Physics, 2009年, ［査読有り］

MD Simulation of Void Generation during Annealing Process of Copper Wiring
Takeshiro Nagai; Yasushi Sasajima and Jin Onuki, 責任著者, 分子動力学法を用いて、Cu配線のビア底のボイド生成の過程を原子レベルで再現した。基板物質のボイド生成に及ぼす影響を明らかにした。, JAPAN INST METALS
Material Transaction, 2009年, ［査読有り］

Effects of Crystal Orientation on the Stability of Cu Ultra-Fine-Wire Structure
Takeshiro Nagai; Tomoaki Akabane; Yasushi Sasajima; Jin Onuki, Cu is now commonly used for wires in LSI because of high conductivity and EM resistance. However, voids are frequently produced at the bottom of the Cu wire during heat treatment process and wire breaking occurs. To clarify the origin of the defect production process at the atomistic level, we have performed molecular dynamics simulation. The focus of the present study is how the difference of crystal orientation affects on the stability of Cu ultra-fine-wire structure. Cu atoms with fcc structure were placed in the wire form surrounded by rigid Ti walls. Three different orientations of Cu wire were examined: (111) stacked on the bottom, on the side wall and parallel to the wiring direction. The isothermal annealing was at 300-900 K and the compression strain of the buried wire was 0-4%. It was found that the wire structure with (111) stacked parallel to the front of the drain is most unstable. Therefore the controlling crystal orientation is shown to be one of the key technologies for the next generation wiring process., JAPAN INST METALS
JOURNAL OF THE JAPAN INSTITUTE OF METALS, 2008年09月, ［査読有り］

Phase field simulation of heat treatment process of Cu ultra fine wire
Junpei Kageyama; Yasushi Sasajima; Minoru Ichimura; Jin Onuki, 責任著者, Cu極微細細線の粒成長プロセスをフェーズフィールド法によりシミュレートした。本研究では、Ｋｏｂａｙａｓｈｉ‐Ｗａｒｒｅｎのフェーズフィールドと結晶の方位場を用いた多結晶モデルを使用した。昇温速度 2.25 Ｋ／s ～ 1.12 Ｋ／s で昇温した後、恒温焼鈍を行ったものの方が恒温保持のみのものよりも最大で7 ％程度大きな結晶粒径を得られた。, MATERIALS RESEARCH SOCIETY JAPAN-MRS-J
Trans. MRS-J, 2008年, ［査読有り］

MD Simulation of Defect Generation during Annealing Process of Copper Wiring
Tomoaki Akabane; Yasushi Sasajima; Jin Onuki, 責任著者, 材料間の欠陥生成はLSI製造時の熱処理プロセスで発生することが多く、配線寸法にも依存する。よって欠陥生成を抑止するには熱や寸法の影響も考慮する必要がある。そこで本研究では配線埋め込み部の欠陥生成の分子動力学シミュレーションを行い、欠陥の生成プロセスや条件を調べた。Cu原子をT字状に配置し、その下に基板として凹形の剛体を配置して計算モデルとした。基板はモデル剛体に設定し、剛体と原子の相互作用はMorseポテンシャルを用いて計算した。この試料に低温での構造安定化を施し、その後熱処理温度に恒温保持して欠陥生成の有無を調べた。その結果、圧縮歪みが大きい・埋め込み部のサイズが大きい・上部膜厚が小さいときに欠陥生成が起こりにくいことが分かった。よって配線寸法の縮小によって更に欠陥生成の問題が深刻化する可能性、そして配線形成時に原子を密にしておき、熱処理前に上部膜を薄くすることで欠陥形成を抑止できる可能性が示された。, MATERIALS RESEARCH SOCIETY JAPAN-MRS-J
Trans. MRS-J, 2008年, ［査読有り］

Cu超微細配線構造の安定性に及ぼす結晶方位の影響　　　　　　　　　　　　　　　
永井 傑朗,赤羽 智明,篠嶋 妥,大貫 仁, 責任著者
日本金属学会誌, 2008年, ［査読有り］

Coatings Adhesion Evaluation by Nanoscratching Simulation Using the Molecular Dynamics Method
Tomoaki Akabane; Yasushi Sasajima and Jin Onuki, 責任著者, TiNおよび SiO2基板上のAl,Cu薄膜のナノスクラッチ試験を分子動力学法によりシミュレートした。摩擦係数の標準偏差が最大の時に薄膜の剥離が生じることを指摘した。また、摩擦係数の標準偏差の最大値が実際の実験で評価された剥離強度をよく再現した。このことから、ナノスクラッチ試験における摩擦係数の標準偏差の最大値を界面の接合強度の評価に利用することを提案した。, INST PURE APPLIED PHYSICS
Japanese Journal of Applied Physics, 2007年, ［査読有り］

Nanoscratching of metallic thin films on silicon substrate: a molecular dynamics study
Tomoaki Akabane; Yasushi Sasajima and Jin Onuki, 責任著者, シリコン基板上のAl,Cu,Ti,W薄膜のナノスクラッチ試験を分子動力学法によりシミュレートした。摩擦係数の最大値が薄膜の剥離を検出できることを実証した。摩擦係数の最大値はヘテロな界面の接合強度とよく対応した。このことから、ナノスクラッチ試験における摩擦係数の最大値を界面の接合強度の評価に利用することを提案した。, MINERALS METALS MATERIALS SOC
Journal of Electronic Materials, 2007年, ［査読有り］

Determination of the Phase-Field Parameters for ComputerSimulation of Heat Treatment Process of Ultra Thin Al Film
Junpei Kageyama1; Yasushi Sasajima; Minoru Ichimura and Jin Onuki, 責任著者, Al薄膜の粒成長のシミュレーションをKobayashi-Warrenモデルを用いたフェーズフィールド法により行った。フェーズフィールドパラメーターは実際の実験結果を再現するように最適化して決定した。いくつかの温度で等温アニールのシミュレーションを行って、粒成長の温度依存性を確認した。, JAPAN INST METALS
Materials Transactions, 2007年, ［査読有り］

シリコンナノ結晶の凝集過程と構造安定性：分子動力学シミュレーション
篠嶋 妥,赤羽 智明, 筆頭著者, 分子動力学法を用いて、シリコンナノ結晶の凝集過程を計算機でシミュレートし、その構造安定性について検討した。平衡状態に達した後の構造について動径分布関数を解析して、シリコンナノ結晶の安定領域を決定した。, 日本金属学会
日本金属学会誌, 2007年, ［査読有り］

Computer simulation of high-energy-beam irradiation of single crystalline silicon
Yasushi Sasajima; Tomoaki Akabane; Tetsuya Nakazawa; Akihiro Iwase, 筆頭著者, シリコン単結晶への高エネルギービーム照射の分子動力学シミュレーションを行った。初期条件として、試料中心部の円筒状領域に高い熱エネルギーを個々のシリコン原子に与えた。照射してエネルギーは、照射後0.3psの間に生じる結晶からアモルファスへの構造変化に使われ、その後通常の熱伝導機構で試料中を伝搬していく。アモルファストラックの半径Raを与えた熱エネルギー密度の関数として求めた。Raと有効阻止能ｇSeとの関数関係がRa=a log(gSe) + b と成ることを示し、これはSzenesによる熱すぱいくモデルから得られた関係式と類似することを指摘した。さらに、トラック半径1nmを境に構造変化の機構が変わることを見いだした。, ELSEVIER SCIENCE BV
Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B, 2007年, ［査読有り］

Computer simulation of silicon nanoscratch test
Tomoaki Akabane; Yasushi Sasajima; Jin Onuki, 責任著者, 分子動力学法を用いて、超微小スクラッチ試験の計算機シミュレーションを行った。1008個のシリコン原子からなるダイヤモンド構造の単結晶を試料とした。摩擦係数の標準偏差は圧子が試料表面スクラッチする深さが浅くなるほど大きくなり、表面をちょうど引っ掻き始めるときに極大となることを明らかにした。, JAPAN INST METALS
Materials Transactions, 2006年, ［査読有り］

フェーズフィールド法によるＡｌ-Ｚｎ合金のデンドライト成長シミュレーション
篠嶋 妥,市村 稔, 筆頭著者, フェーズフィールド法を用いてAl‐Zn二元合金の一方向凝固過程におけるデンドライト成長のシミュレーションを行った。Znの濃度場およびフェーズフィールドの時間変化を計算し，これにより結晶成長形態に及ぼす凝固速度や温度勾配の影響を調べた。, 一般社団法人 軽金属学会
軽金属, 2005年, ［査読有り］

サクシノニトリル－アセトン系有機モデル合金のデンドライト成長　　　　　　　　　　　　　　　
篠嶋 妥,市村 稔, 筆頭著者, 二元系合金の凝固過程を解明するために、透明有機化合物としてサクシノニトリル（SCN）－アセトンをモデル合金系とし、一方向凝固法を用いて結晶がデンドライト成長する様子をその場観察した。デンドライトの１次枝間隔（DAS1）と２次枝間隔(DAS2)の、結晶の成長速度に対する関係について調べた。
日本金属学会誌, 2005年, ［査読有り］

Phase field simulation on directional solidification of succinonitrile(SCN)-Aceton organic model alloy
Junpei Kgeyama; Yasushi Sasajima; Minoru Ichimura, 責任著者, フェーズフィールド法を用いてサクシノニトリル‐アセトン二元合金の一方向凝固シミュレーションを行った. アセトンの濃度場およびフェーズフィールドの時間変化を計算し，これにより結晶成長形態に及ぼす凝固速度Vや温度勾配Gの影響を調べた., JAPAN INST METALS
Materials Transactions, 2005年, ［査読有り］

シリコンのナノインデンテーションの計算機実験　　　　　　　　　　　　　　　
赤羽 智明,篠嶋 妥, 責任著者, シリコンのナノインデンテーションの計算機実験を行った。シリコンの相互作用ポテンシャルとしてスティリンジャ・ウェーバー型を仮定し、円錐形の剛体圧子をシリコン単結晶に一定荷重で押し込んだ。荷重－押し込み深さ曲線を取り、最大押し込み深さから硬さを評価した。
日本金属学会誌, 2005年

フェーズフィールド法によるＡｌ－Ｚｎ合金の一方向凝固シミュレーション
篠嶋 妥,市村 稔, 筆頭著者, フェーズフィールド法を用いたAl-Zn二元合金の一方向凝固シミュレーションを行った。結果を視覚化し、Znの濃度 、温度勾配G、成長速度Vの結晶成長形態及び平滑界面の安定性に対する影響を調べた。, 軽金属学会
軽金属, 2004年

フェーズフィールド法による凝固シミュレーション
篠嶋 妥, 筆頭著者, 軽金属学会
軽金属, 2004年, ［査読有り］

Ａｌ－ＣｕおよびＡｌ－Ｚｎ合金のデンドライト成長機構とフェーズフィールド法シミュレーション　　　　　　　　　　　　　　　
篠嶋 妥,市村 稔, 筆頭著者
軽金属, 2003年

多層薄膜の熱伝導：分子動力学による研究　　　　　　　　　　　　　　　
篠嶋 妥、深谷 太雄, 筆頭著者
熱物性, 2002年

フェーズフィールド法によるＡｌ－Ｃｕ二元合金の等温デンドライト成長シミュレーション
篠嶋 妥,市村 稔, 筆頭著者, The isothermal dendritic growth process of an Al–Cu binary alloy was simulated by utilizing the phase-field method. The morphology forming process of the α phase of the aluminum rich Al–Cu system was clarified dynamically. Lower the growth temperature, faster the growth velocity of the dendrite primary arm and finer the dendrite structure. In addition, it was confirmed that the degree of segregation of Cu in dendrite arms became evident in increasing supercooling. The growth velocity of primary dendrite arm V can be expressed as a function of dimensionless supercooling Δ and Cu atomic concentration c such that V [× 10⁵ μm/s] = (1160–124c)Δ^2.45. The radius of the dendrite primary arm d does not depend on Cu atomic concentration c but on dimensionless supercooling Δ as d[μm]=0.0818Δ^−0.543. Dimensionless supersaturation Δ_c is a function of Peclet number P= (Vd/2D_L) such that Δ_c = 0.929 + 1.2002 (1⁄P)² -1.4128 (1⁄P)., The Japan Institute of Light Metals
軽金属, 2002年

Molecular dynamics study of cluster deposition in thermal plasma flash evaporation
Norio Yamaguchi; Yasushi Sasajima; Kazuo Terashima; Toyonobu Yoshida, 責任著者, We simulated the rearrangement process of a high-temperature cluster put on a low-temperature substrate using molecular dynamics to verify the rearrangement behavior of the hot clusters. In the first step, a monoatomic homogeneous system wets simulated. A spherical fee stacked cluster consisting of 418 atoms corresponding to a 2 nm cluster, was placed on the 6 planes of a fee ( 1 1 1) substrate. The interaction potential was assumed to be the Morse function corresponding to a material with a melting point of 1680 K. The substrate temperature T-sub and the initial cluster temperature T-cluster(init) were varied from 300 to 1000 K and from 1450 to 3000 K, respectively. In the case of T-cluster(init) < 2100 K, the degree of cluster rearrangement is slight. Even at T-sub = 1000 K, the final structure was a six atomic-layer-high cap-like structure. On the other hand, clusters with T-cluster(init) > 2400 K rearranged markedly into almost two-dimensional clusters even at T-sub = 300 It and the degree of rearrangement seemed to be independent of the substrate temperature. It was revealed that high temperature nanoscale clusters could deform easily even on a room-temperature substrate owing to their high internal energy. This was confirmed by scanning tunneling microscopy, (C) 1999 Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved., ELSEVIER SCIENCE SA
Thin Solid Films, 1999年

Monte Carlo simulation of hydrogen diffusivity in aluminum with anisotropic grain boundaries
Minoru Ichimura; Yasushi Sasajima, 責任著者, モンテカルロ法によって、異方性のある粒界を持つ結晶における粒子の拡散をシミュレートし、異方性粒界の拡散に及ぼす影響を明らかにした。, JAPAN SOC APPLIED PHYSICS
Jpn. J. Appl. Phys, 1998年

Computer Simulation of Growth Process of Binary Quasi Crystal
Yasushi Sasajima; Katsumi Adachi; Hideki Tanaka; Minoru Ichimura; Masanori Itaba; Satoru Ozawa, We performed Monte Carlo simulation of the aggregation process of a two-component Lennard-Jones system on the two-dimensional (2D) Penrose lattice for the purpose of studying the details of the creation and growth process of quasi crystals. We adopted the potential parameter values proposed by Widom et al. [Phys. Rev. Lett. 58 (1987) 706]. The present simulation clarified that the stability of the formed quasi crystals depends on temperature and the strength of the potential and that the transition from solid state to liquid state occurs when the value of the inverse of the dimensionless temperature is approximately 4.0. © The Japan Society of Applied Physics.
Japanese Journal of Applied Physics, 1994年

Computer Simulation of Film Growth Process on the Two-Dimensional Penrose Pattern
Sasajima Yasushi; Tanaka Hideki; Ichimura Minoru; Itaba Masanori; Ozawa Satoru, We performed computer simulation of the film growth process on the two-dimensional (2D) Penrose pattern, which is considered a typical structural model of quasicrystal. The atomistic structure of the deposited atoms was calculated as a function of time under various conditions of atomic binding energy, temperature and deposition rate. The Monte Carlo method based upon the solid-on-solid model was utilized for the present calculation. We found a geometrical restriction on the growth front of grains in the 2D Penrose pattern, which is also expected for the growth of an actual quasicrystal., 社団法人応用物理学会
Japanese Journal of Applied Physics, 1993年, ［査読有り］

熱処理時における塑性変形を完全に抑制した TSV（スルーシリコンビア）
篠嶋 妥; Yazdan Zare; 大貫 仁
化学工業, 2021年01月22日
筆頭著者

Phase field simulation of pore growth in lotus aluminum
Bin Liu; Teruyuki Ikeda; Yasushi Sasajima
Keikinzoku/Journal of Japan Institute of Light Metals, 2018年

〔主要な業績〕半導体デバイスにおける界面成語技術：固体界面物性と計算機実験の基礎と応用　　　　　　　　　　　　　　　
大貫 仁・篠嶋 妥・永野 隆敏・稲見 隆, 共著
内田老鶴圃, 2021年04月20日
9784753650507

茨城大学工学基礎ミニマム「物理」　　　　　　　　　　　　　　　
第3著者、他4名, 共著
学術図書出版, 2002年03月31日

コンピュータによるシリコンテクノロジーＩ　　　　　　　　　　　　　　　
山本良一編、篠嶋 妥, 共著
海文堂, 1990年04月

Molecular Dynamics Simulation of high-energy beam irradiation of SiO2 crystal with free surface　　　　　　　　　　　　　　　
Yasushi Sasajima; Satoshi Kimata; Norito Ishikawa
21st International Conference on Radiation Effects in Insulators （REI-21）, 2023年09月05日
20230903, 20230908

Elimination of Plastic Deformation of Copper in Cu-TSV Using Triple-lining Method　　　　　　　　　　　　　　　
Yazdan Zare; Yasushi Sasajima; Jin Ohnuki
4th International Symposium of Quantum Beam Science at Ibaraki University, 2019年10月31日
20191031, 20191101

計算機実験によるロータスアルミニウムにおける,ポア成長の最適条件探索　　　　　　　　　　　　　　　
飯塚 恒太; 湯地 隆介; 遠藤 基史; 池田 輝之; 篠嶋 妥
軽金属学会, 2019年05月11日
20190510, 20190512

Si-Al二元系におけるSi固相成長における界面安定性の計算機実験　　　　　　　　　　　　　　　
岩田恭平,湯地隆介,遠藤基史; 篠嶋妥; 大貫仁
軽金属学会, 2019年05月11日
20190510, 20190512

計算機実験によるロータスアルミニウムにおける ポア成長の最適条件探索　　　　　　　　　　　　　　　
飯塚 恒太; 湯地 隆介; 遠藤 基史; 池田 輝之; 篠嶋 妥
軽金属学会, 2019年05月11日

ロータスアルミニウムにおけるポア成長のフェーズフィールドシミュレーション　　　　　　　　　　　　　　　
飯塚 恒太、湯地 隆介、遠藤 基史、篠嶋 妥、池田 輝之
日本金属学会, 2019年03月20日

Si-Al二元系におけるSi固相成長のフェーズフィールドシミュレーション　　　　　　　　　　　　　　　
岩田 恭平、湯地 隆介、遠藤 基史、篠嶋 妥、大貫 仁
日本金属学会, 2019年03月20日

Grain Coarsening Mechanism of Cu Confined in Ultra-fine Wire　　　　　　　　　　　　　　　
Yasushi Sasajima; Takatoshi Nagano; Jin Onuki
WCSM-2018 (BIT’s 4th Annual World Congress of SmartMaterials -2018), 2018年03月06日

Pinning effect of Fe(ClO) compounds on Cu grain growth in very narrow Cu wires : ab initio calculation and Cs-corrected STEM observation　　　　　　　　　　　　　　　
Daiki Eguchi; Takatoshi Nagano; Nobuhiro Ishikawa; Kunihiro Tamahashi; Kishio Hidaka; Yasushi Sasajima; Jin Onuki
第23回日本MRS年会, 2013年12月09日, 日本MRS

Gd2O3添加CeO2への高速粒子線照射に関する分子動力学シミュレーション　　　　　　　　　　　　　　　
茨城大工 ○長田 卓也(院生)、安島直紀(院生)、篠嶋 妥; 原研 石川 法人、大阪府大工 岩瀬 彰宏
日本金属学会2012秋季大会シンポジウム, 2012年09月

薄膜の粒成長に及ぼす基板の影響　　　　　　　　　　　　　　　
茨城大工 ○圓谷 哲紀(院),木村 勇貴(院),永野 隆敏,篠嶋 妥,大貫 仁
日本金属学会2012秋季大会, 2012年09月

超微細配線中のCu粒成長に及ぼす不純物元素の影響　　　　　　　　　　　　　　　
茨城大工 ○江口 大貴(院)、圓谷 哲紀(院)、篠嶋 妥、永野 隆敏、大貫 仁
日本金属学会2012秋季大会, 2012年09月

単結晶への高速粒子線照射の分子動力学シミュレーション　　　　　　　　　　　　　　　
茨城大工 ○安島 直紀(院生)、長田 卓也(院生)、篠嶋 妥 原研 石川 法人 大阪府大工 岩瀬 彰宏
日本金属学会2012秋季大会, 2012年09月

アモルファスSi/Ge積層薄膜における析出過程の計算機実験　　　　　　　　　　　　　　　
茨城大工 ○村上 純也(院生)、長田 卓也(院生)、篠嶋 妥
日本金属学会2012秋季大会, 2012年09月

UO２の高エネルギービーム照射に関するシミュレーション実験　　　　　　　　　　　　　　　
茨城大工(院生) ○長田卓也 小貫英昭 工 篠嶋 妥; 原研 石川法人 大阪府大工 岩瀬彰宏
日本金属学会2011秋季大会, 2011年11月

Cu 薄膜の粒成長に及ぼす基板の影響　　　　　　　　　　　　　　　
茨城大工(院生) ○木村勇貴 工 篠嶋 妥 大貫 仁
日本金属学会2011秋季大会, 2011年11月

Cu 中の不純物の親和性の第一原理計算による評価　　　　　　　　　　　　　　　
茨城大工(院生) ○圓谷哲紀 工 篠嶋 妥 大貫 仁 永野隆敏
日本金属学会2011秋季大会, 2011年11月

SiO2 の高エネルギービーム照射によるトラック形成シミュレーション　　　　　　　　　　　　　　　
茨城大工(院生) ○小貫英昭 工 篠嶋 妥 大阪府大工 岩瀬彰宏
日本金属学会2011秋季大会, 2011年11月

UO2の高エネルギー・ビーム照射によるトラック形成の解析　　　　　　　　　　　　　　　
日本金属学会2011年春季大会, 2011年03月

Characteristics of Ruthenium as barrier materials for Copper wires and search for its substitute materials　　　　　　　　　　　　　　　
第20回日本MRS学術シンポジウム, 2010年12月

Computer simulation of high-enerugy-beam irradiation of single-crystalline silicon and β-cristobalite　　　　　　　　　　　　　　　
第20回日本MRS学術シンポジウム, 2010年12月

Effects of Impurities on the Grain Growth of Aluminium Film　　　　　　　　　　　　　　　
ICAA12, Yokohama, 2010年09月

Cu配線用バリアメタル材料としてのRuの特性と代替材料探索　　　　　　　　　　　　　　　
日本金属学会2010年秋季大会, 2010年09月

SiO2の高エネルギービーム照射によるトラック形成の解析　　　　　　　　　　　　　　　
日本金属学会2010年秋季大会, 2010年09月

Ａｌ系二元合金の等温デンドライト成長：フェーズフィールド法と摂動理論との比較　　　　　　　　　　　　　　　
軽金属学会第103回秋季大会講演, 2002年11月

2010年, 日本MRS

日本金属学会

軽金属学会

電動車輛駆動用電池リサイクル技術の開発【令和4年度からの継続事業】　　　　　　　　　　　　　　　
2023年06月 - 2024年03月

電動車輛駆動用電池リサイクル技術の開発　　　　　　　　　　　　　　　
2022年08月 - 2023年03月

耐照射性セラミックスの表面ナノ構造観察による照射損傷メカニズムの解明
基盤研究(C)
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
2020年04月 - 2023年03月

超音波接合における表面-界面遷移過程の動的直視　　　　　　　　　　　　　　　
基盤研究(C)
2018年04月 - 2021年03月

立体的熱界面制御と新しい高効率熱電変換システム
基盤研究(B)
茨城大学
2017年04月 - 2020年03月

高速重イオン照射によって形成された表面ナノ構造の直接観察　　　　　　　　　　　　　　　
基盤研究(C)
2016年04月01日 - 2019年03月01日

歪エネルギー駆動による超微細Cu配線の結晶粒粗大化プロセス開発
基盤研究(C)
茨城大学
2016年04月 - 2019年03月

高速重イオン照射によって形成された表面ナノ構造の直接観察
基盤研究(C)
国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
2016年04月 - 2019年03月

低次元制御量子ナノ構造をもつバルク熱電材料の創製　　　　　　　　　　　　　　　
挑戦的萌芽
2016年04月 - 2018年03月

歪エネルギー駆動による超微細Cu配線の結晶粒粗大化プロセス開発　　　　　　　　　　　　　　　
基盤研究C
2016年04月 - 2018年03月

高エネルギー非平衡状態を利用した熱電材料のナノ構造化と新機能　　　　　　　　　　　　　　　
基盤研究B
2014年04月 - 2017年03月

極限高純度めっきプロセスによるＣｕ配線ナノ構造制御と次世代ナノＬＳＩへの展開
基盤研究(S)
茨城大学
2008年 - 2012年

20nm技術LSI用Cu配線材料の研究
基盤研究(A)
茨城大学
2005年 - 2007年

波長可変ピコ秒パルス分光による超格子薄膜の熱拡散率測定
基盤研究(C)
茨城大学
1997年 - 1998年

準周期構造中の水素拡散
一般研究(C)
茨城大学
1988年 - 1990年

金属超格子における超弾性効果の研究　　　　　　　　　　　　　　　
重点領域研究
茨城大学