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RF信号処理用超高周波シリコンナノ振動子

研究課題

研究課題/領域番号 15310101
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関東京大学

研究代表者

COLLARD Dominique  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50334355)

研究分担者 藤田 博之  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90134642)
金 範ジュン (KIM Beomjoon)  東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (60334356)
安宅 学  東京大学, 生産技術研究所, 助手 (80302628)
研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
16,000千円 (直接経費: 16,000千円)
2004年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2003年度: 12,600千円 (直接経費: 12,600千円)
キーワードマイクロ振動子 / 無線高周波 / マイクロ・ナノ加工 / 静電検出 / トンネル電流検出 / 共振 / 機械的振幅変調 / ナノシステム / ナノ振動子 / RFフィルター / 電子ビームリソグラフィー / マイクロアクチュエータ / トンネル電流
研究概要

本研究では、無線情報通信に用いる送受信機の格段の性能向上と、小型1チップ化を図るため、半導体技術を援用したマイクロ・ナノ加工によりGHz帯の振動子を作り、真空トンネル電流検出もしくは静電結合検出により、その微小な振動を高感度に検出する方法を研究した。
まず、近年急速な発展を遂げているマイクロマシーニング技術に着目し、これを用いて10〜100ナノメートル級寸法のシリコン振動子を作り、高性能無線送信機に必要なGHz帯の共振周波数の実現を試みた。この目的で刀形の振動子に静電検出を組み合わせたデバイスを用い、寄生容量を通じた結合を抑制する変調検波測定を行った。さらに微細加工により、静電駆動用のギャップを数10nm程度に縮めることで、高周波回路の低電圧を加えただけで励振を行えるようにした。基本モードが1.104GHz(Q=180),第二次共振モードが2.5GHz(Q=62)の振動を実現した。
一方、振動子を小型化すると振動振幅も小さくなり、検出方法が問題となる。このため微小な変位の検出が可能はマルチモード原子間力顕微鏡(AFM)を非接触モードで用いて、静電駆動シリコンブリッジ型振動子(共振周波数10MHz程度)の機械共振特性を測ることを試みた。この結果、0.1nm級の振動を検知することに成功した。追加実験として、走査トンネル顕微鏡(STM)モードでの検知も検討する予定である。
さらに、真空トンネル電流が0.1nm程度のギャップ変化に応じて一桁増減する現象に着目し、既に実証済みのマイクロマシン応用トンネル電流センサと微小共振子、ナノ駆動用アクチュエータを一体化したデバイスを作り、超高感度の振動検出を試みた。本デバイスを超高真空の透過型電子顕微鏡中で動かし、振動特性を可視化観察した。共振周波数263kHzで、1nm以下の振動が観察できた。更にナノ駆動静電アクチュエータによりトンネル検出用プローブを共振子に近づけ、両者の間隔を1nm程度に縮められること、駆動精度は0.1nm程度であることを確認した。トンネル電流検出用の電子回路の特性が不十分で、トンネル電流による振動検出には至らなかったが、原理的に本検出方式の適用が可能なデバイスを得ることができた。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (12件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of 1.1 GHz blade nano-electromechanical resonator2005

    • 著者名/発表者名
      V.Agache, B.Legrand, D.Collard, H.Fujita, L.Buchaillot
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters Vol.86,No.21(論文番号)

      ページ: 213104-213104

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of vertical vibration of electrostatically actuated resonators using Atomic Force Microscope in Non-Contact mode2005

    • 著者名/発表者名
      V.Agache, B.Legrand, K.nakamura, H.kawakatsu, L.Buchaillot, H.Toshiyoshi, D.Collard, H.Fujita
    • 雑誌名

      Transducers'05,Seoul,Korea,June 5-9,2005 Vol.1

      ページ: 2023-2026

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] RF blade nano-electromechanical resonator with self-aligned process for definition of Lateral electrostatic transducers2005

    • 著者名/発表者名
      V.Agache, B.Legrand, D.Collard, H.Fujita, L.Buchaillot
    • 雑誌名

      The 7th conference of the IEEE Design,Test,Integration and Packaging(DTIP)of MEMS and MOEMS,Montreux,1st-3rd June 2005

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 1.1 GHz Silicon blade nano-electromechanical resonator featuring 20 nm gap transducers2005

    • 著者名/発表者名
      V.Agache, B.Legrand, D.Collard, H.Fujita, L.Buchaillot
    • 雑誌名

      The 18th International IEEE Micro Electro Mechanical Systems Conference,Miami Beach,FL,USA,Jan.30 -Fed.3,2005

      ページ: 121-124

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of 1.1 GHz blade nano-electromechanical resonator2005

    • 著者名/発表者名
      V.AGACHE, B.LEGRAND, D.COLLARD, H.FUJITA, L.BUCHAILLOT
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters,(selected for the May 30th 2005 issue of the Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology) Vol. 86, No. 21

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of vertical vibration of electrostatically actuated resonators using Atomic Force Microscope in Non-Contact mode2005

    • 著者名/発表者名
      V.AGACHE, B.LEGRAND, K.NAKAMURA, H.KAWAKATSU, L.BUCHAILLOT, H.TOSHIYOSHI, D.COLLARD, H.FUJITA
    • 雑誌名

      Proc. of Transducers 2005, Seoul (Korea), June 5-9, ORAL Vol. 1

      ページ: 2023-2026

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] RF blade nano-electromechanical resonator with self-aligned process for definition of lateral electrostatic transducers2005

    • 著者名/発表者名
      V.AGACHE, B.LEGRAND, D.COLLARD, H.FUJITA, L.BUCHAILLOT
    • 雑誌名

      Proc. Of the 7th conference of the IEEE Design, Test, Integration and Packaging (DTIP) of MEMS and MOEMS, Montreux, 1st-3rd June, ORAL

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 1.1 GHz Silicon blade nano-electromechanical resonator featuring 20 nm gap lateral transducers2005

    • 著者名/発表者名
      V.AGACHE, B.LEGRAND, D.COLLARD, H.FUJITA, L.BUCHAILLOT
    • 雑誌名

      Proc. of the 18th International IEEE Micro Electro Mechanical Systems Conference, Miami, Jan.30- Feb.03, POSTER

      ページ: 121-124

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 1.1 GHz Silicon blade nano-electromechanical resonator featuring 20 nm gap lateral transducers2005

    • 著者名/発表者名
      V.Agache, B.Legrand, D.Collard, H.Fujita, L.Buchaillot
    • 雑誌名

      Proc.of the 18th, International IEEE Micro Electro Mechanical Systems Conference, Miami, Jan.30- Feb.03, 2005

      ページ: 121-124

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of vertical vibration of electrostatically actuated resonators using Atomic Force Microscope in Non-Contact mode2005

    • 著者名/発表者名
      V.AGACHE
    • 雑誌名

      Proc.of Transducers 2005, Seoul (Korea) (accepted for publication)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of angstrom-scale vertical vibration of electrostatically Actuated resonators using Atomic Force Microscope in tapping mode2004

    • 著者名/発表者名
      V.Agache, B.Legrand, K.nakamura, H.kawakatsu, L.Buchaillot, H.Toshiyoshi, D.Collard, H.Fujita
    • 雑誌名

      French Science And Technology Workshop,Tokyo,Japan

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of angstrom-scale vertical vibration of electrostatically actuated resonators using Atomic Force Microscope in tapping mode2004

    • 著者名/発表者名
      V.AGACHE, B.LEGRAND, K.NAKAMURA, H.KAWAKATSU, L.BUCHAILLOT, H.TOSHIYOSHI, D.COLLARD, H.FUJITA
    • 雑誌名

      French Science And Technology Workshop, Tokyo, Japan, November

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.GALAYKO, A KAISER, L.BUCHAILLOT, B.LEGRAND, D.COLLARD, C.COMBI: "Design, realisation and test of micro-mechanical resonators in thick-film silicon technology with postprocess electrode-to-resonator gap reduction"Journal of Micromechanics and Microengineering. Vol.13. 134-140 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] V.AGACHE, P.BIGOTTE, B.LEGRAND, V.SENEZ, L.BUCHAILLOT, D.COLLARD: "Pseudo-Two-Dimensional Analytical Modeling of Oxidation Sharpening Effect of Silicon Pedestals"Appl.Phys.Let. (In press).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] O.MILLET, P.BERNARDONI, S.REGNIER, P.BIDAUD, E.TSITSIRIS, D.COLLARD, L.BUCHAILLOT: "Electrostatic Actuated Micro Gripper Using An Amplification Mechanism"Sensors and Actuators. (In press).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] D.GALAYKO, A.KAISER, L.BUCHAILLOT, D.COLLARD, C.COMBI: "Micro-electro-mechanical variable bandwidth IF frequency filters with tunable electrostatic coupling spring"Proc.IEEE MEMS Conference, MEMS 2003. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.KAKUSHIMA, H.FUJITA: "Micromachined Tools for Fabrication and Characterization in Nano Region"US-Japan Workshop on "Frontiers of Nanoscale Science and Technology. 86-87 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.CHO, T.KUKI, Y.FUKUTA, H.FUJITA, B.J.KIM: "Si-based micro probe card with sharp knife-edged tips combined metal deposition"Proc.of the 12^<th> Int.Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems(Transducer'03), June 8-12, Boston, USA. 2E94P. 774-777 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2021-04-07  

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