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2017 年度 実績報告書

液中での近接デリバリを可能にする磁歪駆動型デュアルAFMプローブの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15H03940
研究機関山形大学

研究代表者

峯田 貴  山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (50374814)

研究分担者 小池 邦博  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (40241723)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードAFMプローブ / 近接デュアル探針 / 磁歪薄膜 / 液中デリバリ / MEMS
研究実績の概要

前年度に設計および試作した大変位型デリバリ用カンチレバーの詳細な動作特性評価により、100G程度の磁束印加でもFePd膜の磁歪効果により約1μmの変位が得られることを確認し、汎用AFM装置へのシンプルな低磁束印加機構の適用だけで観察用との切り替えが十分に実現できることを示した。また、共振特性を詳細に評価し、近接した観察側のタッピング動作時にデリバリ側は共振が発生せず、デリバリ側が共振した場合でも振幅は500nm以下であり観察時に干渉しないことを実証した。
Si探針部でのデリバリ用ノズルと流路の接合部の細部設計および形成プロセスを構築し、基板表面上ではノズル部と流路端面にギャップ(0.8~1.2μm)を設け、エッチングによる拡大時に表面下で接続する手法を確立した。流路エッチングおよびSi酸化膜成膜での表面部閉合時にノズルと探針部をレーザー直描リソグラフィによって厚膜レジストでカバーし、閉塞のない1~2μm径のノズル形成が可能になった。この際に高精度アライメントを必要とし、カンチレバー試作歩留まりが低い点が課題である。
前年度の研究過程で着想したマイクロカンチレバー/ブリッジ構造の共振特性検証用の試作デバイスをもとに、共振特性および温度依存性についても検討した.膜応力による初期ひずみが磁歪効果による構造ひずみで緩和される挙動を明らかにした。また、ナノプローブ上のFePd磁歪合金膜の磁歪特性を評価し,積層構造の熱ひずみの影響が大きく、磁場計測デバイスへの新たな応用のためには温度ドリフト量の考慮が必要であることがわかった.
基板に設けた供給タンク部のエッチング加工時の表面荒れ発生により、流路への液体供給口が十分に開口しにくく、また上記のノズル部の閉合と併せ、高い成功率での液体デリバリが困難であったため十分なデリバリ評価実験には至らず、今後の研究課題となった。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] MEMS Magnetic Sensor with Bridge-Type Resonator and Magnetostrictive Thin Film2018

    • 著者名/発表者名
      Naoki Okada, Takashi Sasabuchi, Kunihiro Koike, Takashi Mineta
    • 雑誌名

      Electronics and Communications in Japan

      巻: 101 ページ: 90-95

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nd2Fe14B/α-Feナノコンポジット薄膜磁石の界面と交換結合2018

    • 著者名/発表者名
      小池邦博、小川大介、加藤宏朗
    • 雑誌名

      日本磁気学会会誌・まぐね

      巻: 13 ページ: 1927

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ブリッジ構造の共振子と磁歪膜をもつMEMS磁気センサ2017

    • 著者名/発表者名
      岡田尚樹, 笹淵貴史, 小池邦博,
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E

      巻: 137 ページ: 234-238

    • DOI

      https://doi.org/10.1541/ieejsmas.137.234

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of orientation-controlled nanocomposite Nd2Fe14B/Mo/α-Fe multilayer films2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kobayashi, D. Ogawa, K. Koike, H. Kato, M. Oogane, T. Miyazaki, Y. Ando, and M. Itakura
    • 雑誌名

      IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series

      巻: 903 ページ: 012015(1-9)

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1742-6596/903/1/012015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructure and coercivity in La-coated Nd2Fe14B thin films2017

    • 著者名/発表者名
      M. Itakura, J. Fukuda, K. Koike, H. Ishikawa, D. Ogawa, and H. Kato
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 7 ページ: 035301(1-9)

    • DOI

      https://doi.org/10.1063/1.4977966

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Nd-Fe-B/Fe-B系ナノコンポジット膜の微細構造と交換結合状態に与えるMo中間層の効果2018

    • 著者名/発表者名
      大橋一輝,鈴木拓哉、小池邦博,稲葉信幸,加藤宏朗,近藤政孝,板倉 賢,西田 稔
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春期講演大会(第162回)
  • [学会発表] Nd-Fe-B/M(M=Fe, Fe-B)ナノコンポジット膜におけるNd-Fe-Bリファレンス膜の磁気特性に与えるUHVアニールの効果2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木拓哉,大橋一輝,小池邦博,稲葉信幸,加藤宏朗,板倉 賢
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春期講演大会(第162回)
  • [学会発表] ネオジム系焼結磁石の強勾配磁場中熱処理と保磁力2017

    • 著者名/発表者名
      木村啓己, 大野嗣門, 水野善幸, 小池邦博, 加藤宏朗,
    • 学会等名
      応用物理学会東北支部第72回学術講演会
  • [学会発表] Microstructure and magnetic properties of Nd-Fe-B/Mo/α-Fe or Fe-B multilayer thin film2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kondo, H. Akamine, M. Itakura, M. Nishida, K. Koike and H. Kato,
    • 学会等名
      19th Cross Straits Symposium on Energy and Environmental Science & Technology (CSS-EEST19)
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁歪膜を用いた大変位切替型デュアルAFM カンチレバーの形成2017

    • 著者名/発表者名
      洪振瑞, 三品和樹, 峯田貴
    • 学会等名
      第34回センサマイクロマシンと応用システムシンポジウム
  • [学会発表] Fabrication and characterization of dual AFM cantilever with magneto-strictive film designed for large deflection2017

    • 著者名/発表者名
      Jinseo Hong, Kazuki Mishina, Takashi Mineta
    • 学会等名
      43th Int. Conf. on Micro Nano Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] 流体デリバ用AFMカンチレバーの埋込型流路閉合とSi探針形状への影響2017

    • 著者名/発表者名
      増田雄介, 洪振瑞,三浦嘉隆,佐藤翼,峯田貴
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第53期秋季講演会講演論文集
  • [学会発表] Proposal for coercivity mechanism in rare-earth magnets based on comparison between experiments on model-interface samples and ab-initio calculations2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kato, K. Koike, D. Ogawa
    • 学会等名
      第41回 日本磁気学会学術講演会
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノコンポジットNd2Fe14B/Mo/Fe-B積層膜の磁気特性2017

    • 著者名/発表者名
      大橋一輝, 神尾知志, 小池邦博, 稲葉信幸, 加藤宏朗, 小川大介,近藤政孝,板倉 賢, 大兼幹彦, 安藤康夫
    • 学会等名
      第41回 日本磁気学会学術講演会
  • [学会発表] Mo中間層を導入したNd-Fe-B/Fe-B系異方性ナノ積層膜磁石の微細構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      近藤政孝、板倉 賢、西田 稔、小池邦博、加藤宏朗、齋藤 光,大橋一輝,
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋期講演大会(第161回)
  • [学会発表] 洪液輸送用のデュアルシリコンAFMプローブのためのマイクロ流路とノズル形成2017

    • 著者名/発表者名
      洪振瑞, 増田雄介, 三浦嘉隆, 柴田隆行, 峯田貴
    • 学会等名
      電気学会センサマイクロマシン総合研究会
  • [備考] 山形大学峯田研究室HP・生体高分子の分離、分子像観察、および分子操作用マイクロ・ナノデバイス

    • URL

      http://mineta-lab.yz.yamagata-u.ac.jp/ResearchHAAFM.html

  • [備考] 山形大学峯田研究室HP・磁歪合金薄膜を積層したシリコンMEMSカンチレバー型デバイス

    • URL

      http://mineta-lab.yz.yamagata-u.ac.jp/ResearchFePd.html

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公開日: 2018-12-17  

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