2018 Fiscal Year Annual Research Report
Diamond NEMS logic for extrem environments
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15H03999
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
廖 梅勇 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (70528950)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸田 雅也 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40509890)
小出 康夫 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 技術開発・共用部門, 部門長 (70195650)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / MEMS / Q値 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来のシリコンMEMSは、半導体電気伝導を利用しているため、エネルギー損失が大きい、品質因子が低い（～1000）、機械的、電気的、化学的および熱的な安定性が悪い、センサの感度と分解能が低い、という欠点を有しています。ダイヤモンドは5.5 eVの広いバンドギャップを有し、物質中で最高の機械性能、最大の熱伝導率・耐熱性等の優れた物性を持つため、究極のMEMS材料として注目され、既存の材料をはるかに凌ぐ通常環境から極限環境まで広く利用が期待されています。
ダイヤモンドMEMS/NEMSにとって、微細加工技術とデバイスコンセプトのイノベーションは最も重要な課題です。従来の多結晶ダイヤモンドを用いたMEMSデバイスの報告もありますが、機械性能、安定性および再現性はあまり良くないのが現状です。従って、高信頼性・高性能なMEMS/NEMSを実現するために、「単結晶」ダイヤモンドを用いた可動構造体の作製技術を開発し、独創的なデバイスコンセプトに基づいて研究開発をすることが重要です。
一般に、MEMSを幅広に応用するためには高Q値機械共振子の作製が不可欠です。Q値は機械共振子の最も基本的な性能指数であり、NEMSスイッチの作動電圧などを決定する。本研究は、スマートカットを用いて、ダイヤモンド機械共振子を開発した。2014年、その機械共振子のQ値を決めるエネルギー散逸機構も解明し、続いて２０１７年に、マイクロ波プラズマ気相成長法によってダイヤモンド薄膜の成長プロセスを改善して、Q値１００００程度を持つダイヤモンドカンチレバーを作製するプロセスを開発しました。今年度、原子スケールエッチング技術を組み合わせることで、ダイヤモンドカンチレバーの結晶欠陥を取り除き、５０万以上の超高Q値を持つダイヤモンド機械共振子の開発に成功しました。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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