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マルチチャンネル水晶振動子マイクロバランスの超小型化、高感度化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14655313
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 工業分析化学
研究機関東北大学

研究代表者

江刺 正喜  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (20108468)

研究分担者 安部 隆  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00333857)
研究期間 (年度) 2002 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2002年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
キーワード水晶振動子マイクロバランス / 深堀反応性イオンエッチング / 分子認識チップ / マルチチャンネル / マイクロマシニング / ケモメトリック分析 / 深堀り反応性イオンエッチング / ナノマシニング / 鏡面加工
研究概要

マイクロ・ナノマシニング技術を用いて、単一水晶基板上に多数の振動子が配列したマルチチャンネル型の水晶振動子マイクロバランス(QCM)を製作した。このマルチチャンネル型QCMは、各々の振動子に異なる感応膜を被覆し周波数応答を比較することでケモメトリック分析等が可能な画期的なセンサである。このQCMセンサの質量検出感度は周波数の自乗に逆比例するために板厚が薄いほど高感度になることが知られている。これまでに、水晶を鏡面のまま微細加工できる反応性イオンエッチング技術を開発し、その微細加工技術を用いて水晶板を部分的に薄くし高感度化を達成しかつ干渉せずに振動する逆メサ構造の振動子を製作してきた。その結果、支持損失を抑えて高いQ値(低損失)となる最適形状条件を実験的に見い出した。このように、高感度な振動子の製作方法が確立した一方、振動子を薄くするあるいは小さくすると粘弾性負荷に対して不安定になるという新たな問題が明らかになった。これを解決するために振動子中央部に振動エネルギーが集中するように水晶板の板厚を変える加工技術を開発した。具体的には、ホトレジストをリフローによりレンズ形状にし鏡面エッチング技術でこの形状を水晶板に転写することでコンベックス形状の大量一括生産を実現した。上記方法で製作した振動子の振動特性を評価し、未加工の場合と比較してQ値が二倍高くかつ溶液中での振動特性が優れていること等を明らかにした。

報告書

(2件)
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (7件)

  • [文献書誌] Li Li, Takashi Abe, Masayoshi Esashi: "Smooth surface glass etching by deep reactive ion etching with SF_6 and Xe gases"Journal of Vacuum Science and Technology B. 21. 2545-2549 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Li Li, Takashi Abe, Masayoshi Esashi: "Fabrication of miniaturized bi-convex quartz crystal microbalance using reactive ion etching and melting photoresist"Sensors and Actuators A. (出版予定). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Li Li, Takashi Abe, Masayoshi Esashi: "High Sensitive, Miniaturized Plano-convex Quartz Crystal Microbalance Fabricated by Reactive Ion Etching and Melting Photoresist"Transducers'03, Digest of Technical Papers. 1. 508-511 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Li Li, Takashi Abe, Xinghua Li, Masayoshi Esashi: "Smooth Surface Glass Etching by Deep RIE with Sf_6/XeGas"ROCEEDINGS OF THE 19TH SENSOR SYMPOSIUM. 19. 249-252 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Vu Ngoc Hung, Takashi Abe, Phan Ngoc Minh, Masayoshi Esashi: "HIGHLY SELECTIVE ONE-CHP MULTI-CHANNEL QUARTZ CRYSTAL MICROBALANCE FABRICATED BY DEEP RIE"PROCEEDINGS OF PACIFIC RIM WORKSHOP TRANSDUCERS AND MICRO/NANO TECHNOLOGIES. 1. 343-346 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Vu Ngoc Hung, Takashi Abe, Phan Ngoc Minh, Masayoshi Esashi: "Miniatured, highly-sensitive single-chip multichannel quartz-crystal microbalance"APPLIED PHYSICS LETTERS. 81. 5069-5071 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Takashi Abe, Li Li, Vu Ngoc Hung, Masayoshi Esashi: "ENERGY DISSIPATION IN SMALL-DIAMETER QUARTZ CRYSTAL MYROBALAMCE EXPERIMENTALLY STUDIED FOR ULTRA-HIGH SENSITIVE GRAVIMETRY"Proceedings of The 16th Annual International Conference on Micro Electro Mechanical Systems. 16. 518-521 (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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