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Casimir力で駈動されるマイクロメカニズムの製作と光による制御

研究課題

研究課題/領域番号 14655035
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 応用物理学一般
研究機関兵庫県立大学 (2004)
姫路工業大学 (2002-2003)

研究代表者

乾 徳夫  兵庫県立大学, 工学研究科・機械系工学専攻, 助教授 (70275311)

研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2004年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2003年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2002年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードCasimir力 / Casimir効果 / マイクロメカニズム / ファン・デル・ワールス力 / MEMS / 真空のエネルギー / ファン・デル・ワールスカ
研究概要

(1)カンチレバーとシリコン球面との接触過程
本研究では半導体に作用するCasimir力の検出を目的としている.平板と球面に作用するCasimir力は引力であり,平板と球面とのギャップの3乗に逆比例する.従って,ギャップが小さくなると,バネの復元に対してCasimir力が凌駕し瞬間的にシリコン表面へ接触する現象,いわゆる"Pull-in"現象が生じる.この現象を確認するために光リソグラフィとエッチング技法により製作されたシリコン製カンチレバー(ばね定数0.1N/m,サイズ1mm×1mm)を用いた.また,このカンチレバーに接近させていく対象として曲率半径が16mmの球面シリコンを用いた.なお,使用したカンチレバーは市販のものと比べて格段に大きくその位置決めが困難であったが,干渉顕微鏡を用いることによりその問題を解決している.球面シリコンをピエゾ素子により低速でカンチレバーへ接近させ,その変位をマイケルソン型レーザ変位計で測定した結果,Pull-in現象が観測された.
(2)カンチレバーの光照射による変位
接近した二つのシリコン膜がマイクロメカニズムの主要部品である.それを光照射により駆動しその変位を観察した.膜間距離は1μm以下と小さいためこの間へ光を照射することは困難である.そこで,シリコン膜の厚みを4μmとし透過光によりキャリアの増大を行うこととした.用いた光の波長は532nmで出力は0.1W/mm^2である.レーザ変位計にこの励起光が入射しないよう慎重に配置を検討し,また適切なフィルター処理を行って,光照射下でカンチレバーの変位をnmオーダの精度で測定することができた.その結果,カンチレバーは励起光の変調に伴い振動することが確認された.この駆動力には熱応力が含まれているため,今後はその除去が課題である.

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (3件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Numerical Study of Enhancement of the Casimir Force between Silicon Membranes by Irradiation with UV Laser2004

    • 著者名/発表者名
      Norio Inui
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 73・2

      ページ: 332-339

    • NAID

      110001954736

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A Generalized Mode Summation Formula of the Zero-Point Energy in a Cavity2003

    • 著者名/発表者名
      Norio Inui
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 72・5

      ページ: 1035-1040

    • NAID

      110001954489

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Temperature Dependence of the Casimir Force between Silicon Slabs2003

    • 著者名/発表者名
      Norio Inui
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 72・9

      ページ: 2198-2202

    • NAID

      110001974309

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] Norio Inui: "A Generalized Mode Summation Formula of the Zero-Point Energy in a Cavity"Journal of the Physical Society of Japan. 72・5. 2198-2202 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Norio Inui: "Temperature Dependence of the Casimir Force between Silicon Slabs"Journal of the Physical Society of Japan. 72・9. 2198-2202 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Norio Inui: "Numerical Study of Enhancement of the Casimir Force between Silicon Membranes by Irradiation with UV Laser"Journal of the Physical Society of Japan. 73・2. 332-339 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 乾 徳夫: "The Casimir Force for a Perfectly Conducting Rectangular Parallelepiped at Finite Temperature"Journal of the Physical Society of Japan. 71・7. 1655-1662 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 乾 徳夫: "The Casimir Energy of a Medium Containing a Permittivity Gradient"Journal of the Physical Society of Japan. 72・2. 280-282 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 乾 徳夫: "A Generalized Mode Summation Formula of the Zero-Point Energy in a Cavity"Journal of the Physical Society of Japan. 72・5(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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