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高温対応ダイヤモンドMEMS磁気センサ

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0382
補助金の研究課題番号 22F21341 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分外国
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

廖 梅勇  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 主席研究員 (70528950)

研究分担者 ZHANG ZILONG  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードダイヤモンド / MEMS / 磁気センサ
研究開始時の研究の概要

We integrate magnetic thin films with high-Curie temperature (>900K) on diamond MEMS resonators to develop high-reliability magnetic sensors. We will investigate the interface between diamond and the magnetic thin film to optimize the sensing properties.The dimensions of diamond MEMS resonators will also be optimized to achieve high sensitivity.

研究実績の概要

本研究では、500℃までの高温MEMS磁気センサーを開発することを目指す。 今年度は、単結晶ダイヤモンド を巨大な磁歪 FeGa 膜と結合することにより、オンチップの統合型単結晶ダイヤモンド (SCD) MEMS 磁気トランスデューサを実証した。 FeGa 膜は、機械共振子の駆動、外部磁場の自己感知、および共振信号の電気的な読み取りのために多機能化された。 オンチップ単結晶ダイヤモンド MEMSトランスデューサは、室温から500℃まで3.2 Hz/mTの高感度と、300℃まで9.45 nT/Hz^0.5の低ノイズレベルを示した。 共振周波数の最小変動は室温で1.9×10^(-6)、300℃で2.3×10^(-6)で、高温でも10nT未満の磁場分解能をを達成した。 さらに、並列電気読み出しを備えた単結晶ダイヤモンド MEMS 共振器アレイも実現され、磁気イメージ センサーの開発への道が開かれた。8x8 ダイヤモンドMEMSカンチレバーアレイも開発された。 今回の研究により、高性能および高い熱安定性を備えた、集積されたオンチップ MEMS 共振器トランスデューサの開発が期待されている。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Effect of defects on Q factors of single-crystal diamond MEMS resonators2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zilong、Chen Guo、Gu Keyun、Koizumi Satoshi、Liao Meiyong
    • 雑誌名

      Functional Diamond

      巻: 3 号: 1 ページ: 2221280-2221280

    • DOI

      10.1080/26941112.2023.2221280

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On‐chip Diamond MEMS Magnetic Sensing through Multifunctionalized Magnetostrictive Thin Film2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zilong、Zhao Wen、Chen Guo、Toda Masaya、Koizumi Satoshi、Koide Yasuo、Liao Meiyong
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: 33 号: 27 ページ: 2300805-2300805

    • DOI

      10.1002/adfm.202300805

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diamond MEMS: From Classical to Quantum2023

    • 著者名/発表者名
      Sun Huanying、Zhang Zilong、Liu Yulong、Chen Guo、Li Tiefu、Liao Meiyong
    • 雑誌名

      Advanced Quantum Technologies

      巻: 6 号: 11 ページ: 2300189-2300189

    • DOI

      10.1002/qute.202300189

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancement of magnetic sensing performance of diamond resonators coupling with magnetic-strictive FeGa films by various interlayers2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zilong、Sang Liwen、Huang Jian、Wang Linjun、Koide Yasuo、Koizumi Satoshi、Liao Meiyong
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 200 ページ: 401-409

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2022.08.086

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Diamond MEMS resonators for real-time dual sensing of magnetic fields and temperatures up to 300℃2024

    • 著者名/発表者名
      ZHANG, Zilong, 顧 克云, 陳 果, SANG, Liwen, KOIDE, Yasuo, KOIZUMI, Satoshi, LIAO, Meiyong
    • 学会等名
      2024年第71回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Diamond microresonators with on-chip actuation and sensing for magnetic sensing at high temperatures2024

    • 著者名/発表者名
      ZHANG, Zilong, 顧 克云, 陳 果, KOIDE, Yasuo, KOIZUMI, Satoshi, LIAO, Meiyong
    • 学会等名
      The International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Effect of magnetostrictive film thickness for enhancing magnetic sensing performance of diamond MEMS resonator2023

    • 著者名/発表者名
      ZHANG, Zilong, 陳 果, 顧 克云, KOIDE, Yasuo, KOIZUMI, Satoshi, LIAO, Meiyong
    • 学会等名
      2023年第84回応用物理学会秋季学術講演会.
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] On-chip diamond MEMS resonators magnetic sensing uo to 500℃.2023

    • 著者名/発表者名
      ZHANG, Zilong, 陳 果, Guangchao Chen, KOIZUMI, Satoshi, KOIDE, Yasuo, LIAO, Meiyong
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] High-temperature diamond MEMS magnetic sensor with on-chip actuation and sensing2023

    • 著者名/発表者名
      ZHANG, Zilong, 陳 果, SANG, Liwen, KOIDE, Yasuo, KOIZUMI, Satoshi, LIAO, Meiyong
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of Magnetic Sensing Performances of Single-crystal Diamond Resonators through Various Interlayers2022

    • 著者名/発表者名
      ZHANG, Zilong, SANG, Liwen, KOIDE, Yasuo, KOIZUMI, Satoshi, LIAO, Meiyong.
    • 学会等名
      15th International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2022 (NDNC2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-07-28   更新日: 2024-12-25  

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