| 研究課題/領域番号 |
18H01390
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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 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
田中 秀治 東北大学, 工学研究科, 教授 (00312611)
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| 研究分担者 |
吉田 慎哉 東北大学, 工学研究科, 特任准教授 (30509691)
塚本 貴城 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70646413)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2018年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
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| キーワード | MEMS / 圧電薄膜 / PZT / ピエゾ抵抗センサー / エピタキシャル成長 / 信頼性 / PMN-PT / 圧電MEMS / ピエゾ抵抗 / SmドープPMN-PT / アクチュエータ / センサ |
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| 研究成果の概要 |
圧電MEMSアクチュエーターの位置決め精度と信頼性を確保する方法として，PZT圧電MEMSに埋め込みSiピエゾ抵抗センサーを適用する技術を実証した。デバイスを試作し，感度やノイズを評価するとともに，当該センサーを用いて振幅の制御を行った。
エピタキシャルPZT系薄膜については，その信頼性にとって最も問題であるクラックと絶縁破壊に焦点を当てて研究した。クラックと絶縁破壊を減らす方法を実験によって確認したが，圧電性能との両立が課題である。圧電性能を上げるため，SmドープPMN-PTのSi基板上へのエピタキシャル成長も試みた。最終的にPZTバッファー層を用いた分割スパッタ成膜法で良好な圧電性能を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
PZT圧電MEMSアクチュエーターの新しい用途には，電圧をDC的にかけ，準静的変位を安定的に制御しなくてはならないものがある。これは従来の方式では難しいが，ここで開発した技術は上述の用途に適しており，PZT圧電MEMSの応用を広げるものである。
エピタキシャルPZT系薄膜は，次世代材料として期待されているが，信頼性に問題がある。また，従来材料の置き換えには圧倒的な性能も必要である。本研究は，これらの課題解決を一歩進めるものである。
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