ピコリットル液量制御３０ＧＨｚ帯域ＭＥＭＳ可変キャパシタの研究

• 研究課題/領域番号: 23360165
• 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: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 鈴木 健一郎 立命館大学, 理工学部, 教授 (70388122)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2012年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2011年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: RF-MEMS / 可変キャパシタ / 液滴搬送 / EWOD / フィルタ / 表面張力 / 空間二重層 / BEF / 流体 / 静電容量 / RFフィルタ / 毛管現象 / ファンデルワールス力 / 高周波 / マイクロ・ナノデバイス / 先端機能デバイス / 無線通信 / 流体制御 / エレクトロウェッティング

研究概要

本研究は、広帯域可変RF-MEMSフィルタへの応用を目的に、可変キャパシタ内に純水を搬送して誘電率を80倍も可変できるという原理を利用した新デバイス機構の研究開発を目的としている。本研究期間中に、0.1ｎLの液滴を10μmの狭いギャップ中で搬送させることに成功した。また、1-6 GHz帯域に中心周波数をもつ可変帯域除去フィルタ(BEF)をこの可変キャパシタを利用して作製した。この可変BEFデバイスは、20μmという狭いギャップ中の水の搬送、10 GHzの高周波数において水を使用した可変キャパシタが正常に動作することを初めて実証したこと、実際的な応用実証に成功したこと、において革新的である。

研究成果

• [雑誌論文] 1-5 GHz Monolithic Multi-frequency-variable Band Elimination Filter Utilizing Fluid Microelectromechanical System Variable Capacitors (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, T. Yamanaka, T. Furutsuka, and K. Suzuki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol. 53
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1-5GHz monolithic multifrequency-variable band elimination filter (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Yamada, Tatsuya Yamanaka, Takashi Furutsuka, and Kenichiro Suzuki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 ページ: 1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variable Resonant Frequency Selection for Fishbone-Shaped Microelectromechanical system Resonator Based on Multi-Physics Simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kuroda, N. Suzuki, H. Tanigawa, and K. Suzuki
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52
  • NAID: 210000142416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Higher-order Vibrational Mode Frequency Tuning Utilizing Fishbone-shaped Microelectromechanical Systems Resonator (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoya Suzuki, Hiroshi Tanigawa, and Kenichiro Suzuki
  • 雑誌名: J. Micromech. Microeng. 巻: 23 ページ: 45018-45018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Drift of Electrical Characteristics over Time for Fluid MEMS Capacitors (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ishida, T. Furutsuka, and K. Suzuki
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines 巻: 131, No.11 ページ: 388-393
  • NAID: 10030533147
  • 査読あり
• [雑誌論文] Drift of Electrical Characteristics over Time for Fluid MEMS Capacitors (2011)
  • 著者名/発表者名: 石田勝通、古塚岐、鈴木健一郎
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines 巻: 131 ページ: 388-393
  • NAID: 10030533147
  • 査読あり
• [学会発表] ミリ波帯フェーズドアレイアンテナ(PAA)と高周波可変フィルタへのMEMS技術の展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一郎
  • 学会等名: IEEE AP-S Kansai Chapter
  • 発表場所: 立命館大学朱雀キャンパス,京都府
  • 年月日: 2014-04-17
  • 招待講演
• [学会発表] A widely frequency variable UHF bandpass filter with fluid MEMS capacitors (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nishimura, Y. Yamada, Y. Furuno, T. Furutsuka, and K. Suzuki
  • 学会等名: the 5th Integrated MEMS Symposium
  • 発表場所: Sendai International Center, Miyagi
  • 年月日: 2013-11-05
• [学会発表] A fluid MEMS switch utilizing droplet elongation (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Morikawa, Y. Yamada, Y. Furuno, T. Furutusuka, and K. Suzuki
  • 学会等名: the 30th Sensor Symposium
  • 発表場所: Sendai International Center, Miyagi
  • 年月日: 2013-11-05
• [学会発表] 2-6 GHz Monolithic Multi-frequency-variable Band Elimination Filter Utilizing Fluid Microelectromechanical System Variable Capacitors (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, T. Yamanaka, T. Furutsuka, and K. Suzuki
  • 学会等名: 2013 International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Royton Sapporo, Hokkaido
  • 年月日: 2013-11-05
• [学会発表] SHF-band meander inductor with high Q-factor (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, T. Yamanaka, T. Furutsuka, and K. Suzuki
  • 学会等名: the 4th Integrated MEMS Symposium
  • 発表場所: Kitakyushu International Center, Fukuoka
  • 年月日: 2012-10-22
• [学会発表] MEMS Variable Capacitor Utilizing Pulse Voltage Control for Droplet Elongation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Furuno, Y. Matsunami, T. Furutsuka, and K. Suzuki
  • 学会等名: the 29th Sensor Symposium
  • 発表場所: Kitakyushu International Center, Fukuoka
  • 年月日: 2012-10-22
• [学会発表] MEMS Fluidic Variable Capacitor for the Application of Wide-Band GHz Filters (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Suzuki
  • 学会等名: The 4th Int. Workshop on Material Issues for MEMS/MST Devices (IWMIMD)
  • 発表場所: Shenyang, China
  • 年月日: 2012-06-04
  • 招待講演
• [学会発表] MEMS Resonator : What is the challenge? (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一郎
  • 学会等名: International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: 京都ANAホテル(京都)(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-24
• [学会発表] Fluid Control for MEMS Variable Capacitance Based on Liquid Elongation (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Furuno, T. Yamanaka, and K. Suzuki
  • 学会等名: the 28th Sensor Symposium
  • 発表場所: Tower Hole Funabori, Tokyo
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] EWOD Droplet Transportation in a Closed Channel with a 20 um Narrow Gap (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsunami, T. Yamanaka, and K. Suzuki
  • 学会等名: the 3rd Integrated MEMS Symposium
  • 発表場所: Tower Hole Funabori, Tokyo
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] EWOD Droplet Transportation in a Closed Channel with a 20 μm Narrow Gap (2011)
  • 著者名/発表者名: 松波陽平
  • 学会等名: 集積化MEMSシンポジウム(応用物理学会)
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] Fluid Control for MEMS Variable Capacitance Based on Liquid Elongation (2011)
  • 著者名/発表者名: 古野優太朗
  • 学会等名: 電気学会センサ・マイクロマシンと応用シンポジウム
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] 集積化RF-MEMS が広げる新しいワイヤレス通信技術とユビキタス社会 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一郎
  • 学会等名: シンポジウム<エレクトロニクス材料とプロセス>(化学工学会 第43回秋季大会)
  • 発表場所: 名古屋工業大学(愛知県)
  • 年月日: 2011-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] 集積化RF-MEMSが広げる新しいワイヤレス通信技術とユビキタス社会 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一郎
  • 学会等名: シンポジウム<エレクトロニクス材料とプロセス>化学工学会第43回秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(愛知県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] 2 - 6 GHz Monolithic Multi-frequency-variable Band Elimination Filter Utilizing Fluid Microelectromechanical System Variable Capacitors
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, T. Yamanaka, T. Furutsuka, and K. Suzuki
  • 学会等名: 2013 International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Royton sapporo, Hokkaido
• [学会発表] ミリ波帯フェーズドアレイアンテナ（PAA）と高周波可変フィルタへのMEMS技術の展開
  • 著者名/発表者名: 鈴木健一郎
  • 学会等名: IEEE AP-S Kansai Chapter
  • 発表場所: Ritsumeikan University, Kyoto
  • 招待講演
• [学会発表] MEMS Fluidic Variable Capacitor for the Application of Wide-Band GHz Filters
  • 著者名/発表者名: Kenichiro Suzuki
  • 学会等名: The 4th Int. Workshop on Material Issues for MEMS/MST Devices (IWMIMD)
  • 発表場所: Shenyang, China
  • 招待講演
• [学会発表] MEMS Variable Capacitor Utilizing Pulse Voltage Control for Droplet Elongation
  • 著者名/発表者名: Y. Furuno et al.
  • 学会等名: The 29th Sensor Symposium
  • 発表場所: 福岡県北九州国際会議場
• [学会発表] SHF-band meander inductor with high Q-factor
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada et al.
  • 学会等名: The 4th Integrated MEMS Symposium
  • 発表場所: 福岡県北九州国際会議場
• [備考]
  • URL: http://www.ritsumei.ac.jp/se/rm/micro/laboratory/suzuki.html
• [備考]
  • URL: http://www.ritsumei.ac.jp/se/rm/micro/laboratory/suzuki.html
• [産業財産権] MEMS 可変キャパシタとそれを用いたフィルタ装置 (2011)
  • 発明者名: 鈴木健一郎
  • 権利者名: 半導体理工学研究センター
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2011-11-04
  • 外国