革新的な高機能・高信頼ダイヤンモンド MEMSの基盤構築と磁気センサの応用
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20H02212
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
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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)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | ダイヤモンド / MEMS / 磁気センサ |
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| Outline of Research at the Start |
超高温(>773K)での磁気センシングは挑戦的な課題である。本研究には我々は開発したダイヤモンドMEMSに基づいて、773K以上高温で高信頼性、高感度のダイヤモンドMEMS磁気センサーを提案する。 この目標を達成するために、（i）ダイヤモンドMEMS共振子の上に磁歪材料のヘテロ成長と最適化、（ii）オンチップでセルフセンシング・アクチュエーションの革新的なトランスデューサー物理概念の提案、および（iii）これまでにない力感度をもつダイヤモンドMEMS共振子を簡単に製造する方法を行う。提案されたダイヤモンドMEMS磁気センサーは、従来の磁気センシングの信頼性の問題を克服する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
高感度MEMS磁気センサーを実現するには、高い品質因子（Q値）を持つダイヤモンド共振子が重要です。ダイヤモンドMEMS共振子は、製造プロセスでのイオン損傷のため、Q値が10000未満でした。一方、ダイヤモンド薄膜の成長速度が低い、ダイヤモンドMEMS共振子の成功確率に影響を及ぼしました。また、ダイヤモンドMEMSを用いた高温磁気センサーを実現するためには、ダイヤモンド上にキュリー温度の高い磁性薄膜を成長させる必要があります。昨年度は、(1) ダイヤモンドMEMSの高速かつ高品質な成長技術を開発しました。開発したダイヤモンドMEMS共振器のQ値は20000を超えており、イオン損傷の影響を低減しています。(2)ダイヤモンド基板上のFeGa薄膜の成長技術を開発し、薄膜の結晶構造、表面形態、磁気特性を評価しました。成長されたFeGa膜は、Hcが100 Oe未満、Msが約200emu / gで、バルクに近い優れた軟磁性を持っています。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高品質ダイヤモンド機械共振子の製造とダイヤモンド上に磁気薄膜の成長は、ダイヤモンドNEMS磁気センサの鍵である。 高品質因子を持つダイヤモンドMEMS共振子とダイヤモンド上に優れた磁気材料を開発した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、昨年度開発されたダイヤモンドMEMSのダイヤモンド高速成長技術とダイヤモンド上でのFeGaの成長成功の結果を踏まえ、以下を実施します。
(1) 磁性薄膜FeGaがダイヤモンドMEMS共振子のQ値に及ぼす影響を調べます。 FeGa薄膜の厚さとQ値の関係を評価します。 高感度MEMS磁気センサとしてFeGaの厚さが最適化されます。(2) ダイヤモンド上のFeGaの温度依存磁気特性を調べます。 そして、700oCまでにダイヤモンドMEMSの高温共振性能を検討します。(3) ダイヤモンドMEMS磁気センサの感度を評価また計算します。
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Report
(1 results)
Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Enhancing Delta E Effect at High Temperatures of Galfenol/Ti/Single-Crystal Diamond Resonators for Magnetic Sensing2020
Author(s)
Zilong Zhang, Haihua Wu, Liwen Sang, Yukiko Takahashi, Jian Huang, Linjun Wang, Masaya Toda, Indianto Mohammad Akita, Yasuo Koide, Satoshi Koizumi, Meiyong Liao
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Journal Title
ACS Applied Materials & Interfaces
Volume: 12
Pages: 23155-23164
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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