マイクロシステム用構造材料の摩擦特性

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650289
• Research Institution: AKITA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 吉村 昇 秋田大学, 鉱山学部, 教授 (60006674)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 雅史 秋田大学, 鉱山学部, 講師 (60226553)
• Keywords: 摩擦係数 / 薄膜 / 静電引力 / マイクロマシン

Research Abstract

本研究,マイクロマシン用構造材料としての利用が予想される各種薄膜に対して,その摩擦係数の温度依存性を測定することを目的としてなされた。マイクロマシンの使用環境は多岐にわたると考えられ,温度条件が変化した場合でも安定な動作をすることが望まれる。以下に今年度の研究成果の概要を示す。
マイクロマシン用構造材料として最も良く用いられるシリコンは表面温度の上昇と共に見かけ上の摩擦係数が大きくなり,100℃以上の高温領域では安定な動作が望めないことが分かった。また,一度温度上昇に伴い摩擦係数が増加すると再び温度が低下しても摩擦係数は元の小さな値には戻らず,高い値を保ち続けることが明らかとなった。この原因としては,シリコン表面のOH基による結合力が温度上昇と共に大きくなり,見かけ上摩擦係数を大きくすることがあげられる。このような摩擦係数の温度上昇に伴う増加を防ぐ手段として,本研究ではシリコン表面にAlやSiO_2薄膜を付着させる実験を行った。その結果,いずれの薄膜においても50nm程度の膜厚でシリコンで見られた摩擦係数の温度上昇に伴う増加を抑えることができ,また,摩擦係数の値もシリコン間の値より小さくできることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Masafumi Suzuki: "The Measurement of Friction Coefficient for Various Thin Films" Proc.of the 2nd Int. Conference Applied Electrostatics. 417-421 (1993)
• [Publications] 渡辺 茂: "シリコンウェーハ間の静摩擦特性に対する温度の影響" 電気学会論文誌A. 114-A. 168-172 (1994)
• [Publications] Masafumi Suzuki: "The Measurement of Friction Coefficient Among Silicon Wafer SiO_2and Al" 2nd Int.Conf.on Materials Engineering for Resources. 21-22 (1994)
• [Publications] 鈴木 雅史: "静電気駆動型微小ム-バを用いたシリコンウェーハの摩擦計測" 静電学会講演論文集. 179-180 (1993)
• [Publications] 田政: "動摩擦過程中の静電力及び動摩擦係数に対する影響" 静電学会講演論文集. 181-182 (1993)
• [Publications] 鈴木雅史: "静電駆動型微小ム-バを用いた薄膜材料の摩擦計測" 日本機械学会「電磁力シンポジュウム研究会資料. (1994)