マイクロ・ナノマシニング技術を用いた高密度記録デバイス

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555015
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 小野 崇人 東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (90282095)
• 研究分担者: 江刺 正喜 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (20108468) ; 柳 永勳 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90312610) ; 田中 秀治 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (00312611) ; 阿部 宗光 アルプス電気(株), 研究所, 研究員
• キーワード: マイクロマシニング / 走査型プローブ顕微鏡 / 微小振動子 / ナノマシニング / 高密度記録 / 高感度センシング

研究概要

マイクロマシニング技術は、様々な微小電気機械システムの開発に役立ち、幅広い分野で用いられている。これまでの研究により従来マイクロのスケールであったマイクロマシンの寸法を更に小さくしたナノスケールのメカニックスを利用すれば、従来の微小電気機械システムの性能を更に向上させることができることが分かった。センサーを更に小型化した高感度・高速応答の微小電気機械システムを利用し、高密度記録デバイスを作製・評価するのが本研究の目的である。通常用いられている光磁気装置では、レーザー光により記録磁気媒体を加熱し、かつ電磁コイルにより磁性媒体の磁化方向を変化させる。記録・消去は、磁化膜の温度がレーザー光によって加熱された部分のみ起こる。レーザー光を用いた場合は、光の回折限界によって決まるスポットサイズにより、記録密度が決まってしまう。本研究では、数十nmサイズのナノヒーターの高速・熱応答性に着目し、ナノメートルサイズのビットを書き込みあるいは読み出しするマイクロプローブ型・熱磁気記録型ヘッドを開発する。ナノヒーター集積化型・マイクロプローブヘッドおよび高速・高感度のマイクロ・ナノプローブヘッドを試作し評価した.
1.ナノヒーター集積化型・マイクロプローブの作製
ナノスケールのサイズを持つマイクロプローブを用い、記録媒体の微小部分を加熱しその磁化を反転させたり、相変化を起こさせる。この目的に必要なナノサイズの抵抗配線を内蔵するプローブアレイを作製した。加熱は抵抗部分に電流を流して行う構造とする。プローブ先端に異種金属の接合を形成しているため、温度の計測も可能になった。記録方式を磁気記録型および相変化型の両方で比較検討した。また熱記録・読み出しに最適な記録媒体およびその構造について検討した。テストデバイスを作製し、記録・読み出しの基礎実験をする。プローブを複数個並べて、アライメント(トラッキング)動作の必要ない構造とした。
2.高速・高感度のマイクロ・ナノプローブヘッドの開発
磁気記録型では記録時に接触動作、読み出し時に非接触動作をする必要がある。このため、高速・高感度の振動子を設計・製作し,評価した.

研究成果

• [文献書誌] D.W.Lee,Takahito Ono and Masayoshi Esashi: "Cantilever with integrated resonator for application of scanning probe microscope"Sensors and Actuators. 82. 11-16 (2000)
• [文献書誌] Jinling Yang,Takahito Ono and Masayoshi Esashi: "Surface effects and high quality factors in ultrathin single-crystal silicon cantilevers"Applied Physics Letters. 77. 3860-3862 (2000)
• [文献書誌] Don-weon Lee,Takahito Ono and Masayoshi Esashi: "High Speed Imaging by Electro-Magnetically Actuated Probe with Dual Spring"Journal of Microelectromecanical Systems. 9・4(発表予定). (2000)
• [文献書誌] Dong-Weon Lee,Takahito Ono,Masayoshi Esashi: "Magnetically actuated cantilever with small resonator for scanning probe microscopy"電気学会E部門誌. (発表予定). (2001)
• [文献書誌] Jinling Yang,Takahito Ono,Masayoshi Esashi: "DOMINATED ENERGY DISSIPATION IN ULTRATHIN SINGLE CRYSTAL SILICON CANTILEVER : SURFACE LOSS"Proceedings of IEEE workshop on Micro Electro Mechanical Systems. 13. 235-240 (2000)
• [文献書誌] D.W.Lee,Takahito Ono,Takashi Abe,and Masayoshi Esashi: "Fabrication of Microprobe array with Sub-100nm Nano-Heater for Nanometric thermal imaging and Data storage"Proceedings of IEEE workshop on Micro Electro Mechanical Systems. 14. 204-207 (2001)
• [文献書誌] 小野崇人: "ナノマシニングによる高感度センシングデバイス"Interlab. 20. 34-36 (2000)
• [文献書誌] 小野崇人,江刺正喜: "ナノエンジニアリングを目指すマイクロプローブ"溶接学会誌. 69. 12-14 (2000)