MEMS静電駆動マイクロシャッタのマルチスリット多天体分光器応用

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05713
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高橋 巧也 東京大学, 生産技術研究所, 技術専門職員 (60451879)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ナノマイクロ加工 / 赤外線天文学

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、東京大学が南米チリアタカマ高地に建設中の大型赤外線望遠鏡に搭載予定の分光器を、ＭＥＭＳ技術を用いて可変マルチスリット化することを目的とする。本研究ではこれまでに、半導体シリコンマイクロマシニング技術を用いて、貼り合わせシリコン基板（ＳＯＩ基板）の両面をマイクロ加工し、幅１００μｍ、長さ１０００μｍ、厚み１．２５μｍの静電駆動シャッタを製作しており、平成27年度にはこれをベースとし、最終的に素子数８０００のマトリクス化を実現する予備実験として、シャッタ数3×3のサブユニットを設計、製作し、大気中、さらには真空中における静電駆動特性を測定した。その結果、シャッタ閉から開状態への駆動電圧７０Ｖ～１５０Ｖ、開状態保持のための電圧１０Ｖ～３０Ｖが必要であることがわかった。また、シャッタを支える捻りバネの設計を変更したことにより、面内方向への回転運動を大幅に抑制することが可能となり、シャッタ開閉動作の安定性が格段に向上した。平成28年度には、この3×3の小規模マトリクスを用いて、Ｘ方向、Ｙ方向に張り巡らせた電気配線のみで任意の１点のシャッタ開閉動作を制御するパッシブマトリクス方式についての検証を行い、シャッタ自身とシャッタ基板、ひさし基板にそれぞれ印加する直流電圧の大きさとタイミングを工夫することにより想定通りの制御ができることを確認し、さらにはLabviewプログラムによる制御系の自動化までを達成している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成28年度以降の研究計画で予定していた、Ｘ方向、Ｙ方向に張り巡らせた電気配線のみで任意の1点のシャッタ開閉動作を制御するパッシブマトリクス方式について、シャッタ自身とシャッタ基板、および、ひさし基板上の3種類の静電駆動電極を持つMEMSデバイスを実際に製作し、この方式で任意の制御が可能であることを確認でき、さらには3×3の小規模マトリクスも用いてLabviewによる制御系で自動化する手法についても達成できた。

Strategy for Future Research Activity

最終的に８０００素子での制御方法の実現に向けて、まずは素子数を現在所有の制御系にて測定可能な最大値まで拡張したマトリクスを製作しパッシブマトリクス方式の有用性を確認すると共に、クライオを用いて低温化でのシャッタ駆動試験を行い、真空中、低温化での評価を行う。