| 研究課題/領域番号 |
21K04857
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
鈴木 健一郎 立命館大学, 理工学部, 教授 (70388122)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | MEMS / 共振器 / 温度変動 / pn ダイオード / Wi-Fi / 空乏層 / 振動子センサ / ｐｎダイオード / ビルトイン電圧 / 分析センサ / 高周波特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、振動子マイクロバランス（QCM）が化学・バイオセンサ応用で注目されている。しかし、現在広く用いられている水晶は、構造体の薄型化が限界に近付いている。一方、シリコン振動子センサは、振動子自身の機械的温度特性を抑えることが必須である。我々は先に空乏層が機械特性の温度変動を抑制することを見出したが、今回、これを利用して、ほぼ全体が空乏層からなる(2 um程度)小型のシリコン振動子を流路中に形成した振動子センサの研究に挑戦する。空乏層の機械振動特性の探求は未知の領域であり、半導体の空乏層が多数の設計パラメータに依存していることを考慮すると今後多様な成果が本研究から誕生することが期待できる。
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| 研究成果の概要 |
シリコン振動子の検出方法として利用するpnダイオード静電容量検出センサは，ビルトインポテンシャルを利用できるために振動子の逆バイアス電圧が不要になることから，低電圧駆動および小電力デバイスとして利用できる．本研究では，この振動子センサの外部入出力を無線で行うことを可能とすることを目指して，空乏層からなるシリコンpnダイオード振動子の高周波特性の定量的解明を主な目的とした．
この結果，静電容量方式のために周波数が高くなると信号の遺漏が増大するという欠点が深刻化することが明らかになり，この欠点を補うために微小な信号電流を検出するためのいくつかのセンサ回路を開発して比較検討評価を行った．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年，水晶振動子マイクロバランス（QCM）が化学・バイオセンサ応用で注目されている．水晶は機械振動数の温度依存性が小さいために広く用いられているが，振動子センサの薄型化が限界に近付いているため，さらなる高感度化が困難になりつつある．一方，シリコン振動子センサにおいては，真空を利用できない環境下を考慮すること，振動子自身の機械的温度特性を抑えることが課題であり，この課題を解決するために新たな原理を導入することが必須である．我々は空乏層が機械特性の温度変動を抑えることができる特長をもつことを以前の研究で確認したが，これを利用したセンサを研究開発することに挑戦することにした．
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