High-sensitive mechanical response in metal–insulator nanogranular films with large gauge factor
掲載日 2025年11月21日
発表者 Tomoharu Uchiyama, Cheng Wang, Yui Hasegawa, Nobukiyo Kobayashi, Hiroshi Masumoto, Saburo Takahashi & Sadamichi Maekawa
雑誌名等 Scientific Reports 15, 37337 (2025), https://doi.org/10.1038/s41598-025-24084-7
概要

金属ひずみゲージは、その低コストと実装の容易さから、50年以上にわたってひずみおよび応力の測定に利用されてきました。しかし、ゲージ率が小さく電気抵抗率が低いため、高感度化と小型化の実現が課題となっています。今回、我々は金属-絶縁体ナノグラニュラー膜が、新しい高感度で微細なひずみゲージ材料になり得ることを発見しました。金属Coナノグラニュラーと絶縁体MgF2マトリックスからなるCo-(Mg-F)ナノグラニュラー膜は、実用的な金属ひずみゲージに比べて5倍大きいゲージ係数と10倍の電気抵抗率を有します。これらの優れた特性は、金属ひずみゲージで発生する金属伝導ではなく、ナノグラニュラー間の電子トンネル伝導に起因します。ナノグラニュラー膜の大きなゲージ係数は、電子トンネル効果、ひいては抵抗率の変調を引き起こす粒間間隔の変形に基づいて説明されます。

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