| 研究課題/領域番号 |
12555067
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 展開研究 |
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| 研究分野 |
知能機械学・機械システム
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| 研究機関 | 弘前大学 (2001)
北海道大学 (2000) |
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研究代表者 |
牧野 英司 弘前大学, 理工学部, 教授 (70109495)
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| 研究分担者 |
脇山 茂 セイコーインスツルメンツ(株), 科学機器事業部, 係長(研究職)
柴田 隆行 茨城大学, 工学部, 助教授 (10235575)
妻木 勇一 弘前大学, 理工学部, 助教授 (50270814)
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| 研究期間 (年度) |
2000 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
12,600千円 (直接経費: 12,600千円)
2001年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2000年度: 9,900千円 (直接経費: 9,900千円)
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| キーワード | 原子間力顕微鏡 / プローブ / ダイヤモンド薄膜 / PZT圧電薄膜 / 変位センサ / アクチュエータ / ナノ計測 / 超微細加工 / 圧電薄膜 |
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| 研究概要 |
耐摩耗性に優れたダイヤモンドAFMプローブを搭載し、(1)ナノメータレベルの微細加工が行え、(2)AFM計測機能によって加工前後の表面形状の評価をin situで行える超微細加工・計測システムの開発を行った。
1.デバイス形成のための要素技術の確立 ダイヤモンド薄膜の位置選択成長法を確立しモールド法と組み合わせて、厚さ5μmのプローブのカンチレバー形状と先端のチップを同時に形成する工程を確立した。ダイヤモンド薄膜プローブのAFM計測性能と高い耐摩耗性を実証した。ダイヤモンド薄膜上へのPZT圧電薄膜の形成技術に関して、室温でスパッタリングし、窒素雰囲気中で温度500℃以上、昇温速度10℃1sで高速アニーリングすることによってペロブスカイト構造が得られることを明らかにした。成膜後のポーリング処理によって、実用的に十分高い圧電定数(約65pC/N)が得られることを見いだした。SF_6ガス中の反応性イオンエッチングによってPZT薄膜を下地のダイヤモンド層への影響なしにパターニングできることを明らかにし、その適正条件を見いだした。
2.センサ/アクチュエータ搭載ダイヤモンドAFMプローブの実現と性能評価実験 カンチレバー形状をもつプローブの自由振動モデルによる理論解析を行い、プローブの変位計測性能および加工用駆動性能の予測法を確立した。これらの理論解析に基づいてプローブ形状を決定するとともに、これを実現するマイクロファブリケーションプロセスを確立した。市販AFM装置の3次元駆動機構上で試作ダイヤモンドプローブの変位分解能と加工駆動力を評価し、それぞれ0.2nm、80μNが可能であることを示した。
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