スピン再配向遷移を利用する磁歪駆動マイクロアクチュエータ

• Project/Area Number: 04F02808
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: 知能機械学・機械システム
• Research Institution: The University of Tokyo
• Host Researcher: 藤田 博之 東京大学, 生産技術研究所, 教授
• Foreign Research Fellow: TIERCELIN Nicolas 東京大学, 生産技術研究所, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: マイクロアクチュエータ / マイクロマシニング / 磁気駆動 / 磁歪材料 / 2次元スキャナ / ミリ波アンテナ / シリコーンゴム

Research Abstract

本研究の目的は駆動用として磁歪材料や強磁性材料の薄膜を用いたマイクロアクチュエータの研究開発を行うことである。マイクロマシニングで加工したシリコンの微細構造に磁歪材料や強磁性材料の薄膜を付加して、アクチュエータ構造とする。磁気的異方性を持つ材料を使ったり微細構造の形状を工夫すると、一方向の交番磁場を印可しただけで、アクチュエータに2方向の動きをさせられる。このような2次元アクチュエータの設計と製作、動作特性評価と解析を行った。また、マイクロミラーを2方向に振動させ、2次元光スキャナとして用いるなどの応用も研究した。この結果、特殊な永久磁石薄膜を用いた可動磁石型のアクチュエータを2次元光スキャナーに応用し、数ミリメートル程度の大きなミラーを直交する2軸の周りに、大偏向角で動かすことができた。
本年度は、アクチュエータ性能向上のための新材料利用について、次の研究成果を得た。
シリコンより柔かく、壊れにくい材料であるシリコーンゴムによってミラーを弾性支持することにより、簡単で丈夫なマイクロスキャナーを得ることができた。光の走査だけでなく、高周波無線ビームの走査に利用することを目指して、研究を行った。2次元光走査では、18Hzと164Hzの2つの周波数を重畳した2.5mTの交流磁界を加えることで、80°×5°の範囲に光ビームを走査できた。さらにシリコーンゴムの誘電体損失を避けるため空洞を含む膜構造上に60GHz帯の高周波アンテナを作り、それを可動のマイクロ走査デバイスに乗せて動かすことに成功した。

Research Products

• [Journal Article] Application of a multi-layered magnetostrictive film to a micro-machined 2D optical scanner (2004)
  • Author(s): A.Debray, A.Ludwig, T.Bourouina, A.Asaoka, N.Tiercelin, G.Reyne, T.Oki, E.Quandt, H.Muro, H.Fujita
  • Journal Title: Journal of Microelectromechanical Systems vol 13,(2) Pages: 264-271