2003 Fiscal Year Annual Research Report

マイクロ熱流体システムにおける多孔質構造と超微細加熱

Research Project

Project/Area Number	14702029
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	高橋厚史九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (10243924)
Keywords	マイクロマシン / ナノヒーター / ポーラスシリコン / マイクロチャンネル / 電子線直接描画
Research Abstract	半導体微細加工を応用したマイクロマシン技術を用いて、医療、化学分析、動力源など物質や熱の移動が支配的なシステムの高度化・小型化・機能化を図るべく、マイクロチャンネル中の気液二相系の熱流体現象をナノスケールのシステムや物理まで考慮しながら探求している。陽極化成法によるポーラスシリコン形成とその面の飛躍的な撥水性向上については昨年度に基本的な成功を収めたわけだが、この表面修飾法をマイクロチャンネル内の任意の部分に応用するための試作研究を行った。結果として、半導体微細加工で多用されているシリコン窒化膜が十分なエッチングマスクとして働くことを確認した。またその撥水面の耐久性向上を目指して、非常に薄い貴金属薄膜の堆積を試験した。約10nmの堆積で水の場合に接触角150度程度の超撥水性が十分に維持されることがわかった。これらの成果によって、例えば低コストで信頼性の高い液体用マイクロチェックバルブの成立の可能性が示された。超微細加熱の成立のために、当初計画していたレーザーに代え、電子線描画装置による直接描画法を用いた1ミクロンより細い熱線の製作について研究を進めた。具体的には、シリコンウエハ上に酸化膜と窒化膜を形成し、その上に塗布した電子線レジストにナノオーダー精度のパターンを形成した上で、プラチナをリフトオフ法で堆積させて細線を形成した。ただし、この細線そのままでは熱がほとんど基板へ拡散してしまうことが過去の実験から分っているので、窒化膜をICP-RIEで異方性エッチング、酸化膜をフッ酸で等方的にエッチングして、ナノ細線のヒーター部のみを基板から離すことに成功した。このヒーターにより、当初目的の省電力型の気泡駆動型MEMS熱交換器の主要素である最狭部での発泡を引き起こすトリガーが開発できたと考えている。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] K.Takahashi: "Modeling of Surface Tension in Fluidic MEMS Using the Level-Set Method"Technical Proceedings of 2003 Nanotechnology Conference and Trade Show, San Francisco, 2003. 182-185 (2003)
[Publications] Sotowa, Miyagawa, Zhao, Kusakabe, Morooka, Takahashi: "Fabrication of a Microevaporator Equipped with a Piezoelectrically-Driven Diaphragm Pump"J.CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN. 36-1. 7-13 (2003)
[Publications] K.Takahashi, T.Ikuta, K.Nagayama: "MICROHEATER-TRIGGERED MICROPUMP BY THERMAL ENERGY RECYCLING"FLUCOME'03, Seventh Triennial International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization, Sorrento, Italy, 2003. (CD-ROM). (2003)
[Publications] 尾崎靖彦, 高橋厚史: "超小型人工衛星用液体燃料型マイクロスラスタの熱流体現象"電気学会論文誌E. 123-10. 436-441 (2003)
[Publications] K.Takahashi, Ikuta, Nagayama, Takaka, Asano: "SIMPLE FABRICATION OF HYDROPHOBIC SURFACE FOR HIGH-TEMPERATURE MICROSYSTEMS"Micro Total Analysis Systems 2003. 1. 503-506 (2003)
[Publications] H.Ebisuzaki, K.Takahashi: "DESIGN AND TESTING OF MULTI-PULSE MEMS SOLID ROCKET"Technical Digest Power MEMS 2003. 149-152 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

マイクロ熱流体システムにおける多孔質構造と超微細加熱

Principal Investigator

高橋 厚史 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (10243924)

Research Products

[Publications] K.Takahashi: "Modeling of Surface Tension in Fluidic MEMS Using the Level-Set Method"Technical Proceedings of 2003 Nanotechnology Conference and Trade Show, San Francisco, 2003. 182-185 (2003)

[Publications] Sotowa, Miyagawa, Zhao, Kusakabe, Morooka, Takahashi: "Fabrication of a Microevaporator Equipped with a Piezoelectrically-Driven Diaphragm Pump"J.CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN. 36-1. 7-13 (2003)

[Publications] K.Takahashi, T.Ikuta, K.Nagayama: "MICROHEATER-TRIGGERED MICROPUMP BY THERMAL ENERGY RECYCLING"FLUCOME'03, Seventh Triennial International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization, Sorrento, Italy, 2003. (CD-ROM). (2003)

[Publications] 尾崎靖彦, 高橋厚史: "超小型人工衛星用液体燃料型マイクロスラスタの熱流体現象"電気学会論文誌E. 123-10. 436-441 (2003)

[Publications] K.Takahashi, Ikuta, Nagayama, Takaka, Asano: "SIMPLE FABRICATION OF HYDROPHOBIC SURFACE FOR HIGH-TEMPERATURE MICROSYSTEMS"Micro Total Analysis Systems 2003. 1. 503-506 (2003)

[Publications] H.Ebisuzaki, K.Takahashi: "DESIGN AND TESTING OF MULTI-PULSE MEMS SOLID ROCKET"Technical Digest Power MEMS 2003. 149-152 (2003)

高橋厚史九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (10243924)