シリコン微細構造と有機素材の融合による液浸センサプラットフォームの学術基盤開拓

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H04345
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 三田 吉郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (40323472)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: MEMS / 高電圧集積回路 / CMOS-MEMS / 電気浸透流 / マイクロマシン / マイクロアクチュエータ / バイオミメティクス

研究実績の概要

研究最終年度として、これまで開発してきた部分素子を融合し、意味のあるデモンストレーションを行った。特に、研究開始時に想定した、D1: 水中動作アクチュエータ、D5:【応用】平面内で流体を循環させる単純な機構による、大規模集積回路(VLSI)の局所的な発熱を緩和する冷却システム(ホットスポット除去システム)及びD3: 水中における特定部位の特性を測定する電気回路について実験用素子を試作し、デモンストレーションによってその効果を確認した。特筆する結果を５点列挙する【成果１】（D1） 5V単電源動作するものとして調べうる限り最高性能を示す集積化マイクロ流体アクチュエータを実機により検証できた流速137μm/s（トップデータの7.4倍）、投入電圧あたり流量164 μL/cm^2・min・V（トップデータの5.9倍）を得ることができた。成果を原著論文とした。【成果２】（D5）水中アクチュエータの応用として当初より想定していた、大規模集積回路のホットスポット除去システムのために電気浸透流アクチュエータを応用し、成果を得た。素子を用いて冷却実験を行い効果が得られた。特性を計測するとともに、面内方向、面外方向への熱の引き抜き方法について考察実験を行い、最適な冷却手法を提案した。成果は国際会議で発表するとともに原著論文とした。【成果３】（D1）水中での利用を指向した、自己変形型の誘電型アクチュエータの試作手法を確立した。文献調査を含む予備検討の結果、電気力線を外部に出さないピエゾ効果を用い、環境適合性をかんがみて有機薄膜によるアクチュエータ素子を一つの魅力的な解として取り上げ、CMOS回路と融合可能な製作手法を確立した。【成果４】（D3）電気回転による生体細胞の非破壊検査素子に関する研究を行い、それぞれ成果を得た。成果はトップカンファレンスによる口頭発表（採択率12.5%）を行った。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] CNRS(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CNRS
• [雑誌論文] On-Chip CMOS-MEMS-Based Electroosmotic Flow Micropump Integrated With High-Voltage Generator (2020)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Yuki、Ryoson Hiroyuki、Fujimoto Koji、Ohba Takayuki、Mita Yoshio
  • 雑誌名: Journal of Microelectromechanical Systems 巻: 29 ページ: 86～94
  • DOI: 10.1109/JMEMS.2019.2953290
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Area-selective Cu Film Growth on TiN and SiO₂ by Supercritical Fluid Deposition (2020)
  • 著者名/発表者名: Usami Naoto、Ota Etsuko、Higo Akio、Momose Takeshi、Mita Yoshio
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines 巻: 140 ページ: 31～36
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.140.31
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Device for Localized Measurement of Small Particles with Electrode-Integrated Small Pores (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeshiro Yudai、Usami Naoto、Okamoto Yuki、Takada Takeaki、Higo Akio、Ikeno Rimon、Washizu Nobuei、Asada Kunihiro、Mita Yoshio
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines 巻: 139 ページ: 271～276
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.139.271
  • 査読あり
• [雑誌論文] A zero-power sensing MEMS shock sensor with a latch-reset mechanism for multi-threshold events monitoring (2019)
  • 著者名/発表者名: Reddy R. Ranga、Komeda Keisuke、Okamoto Yuki、Lebrasseur Eric、Higo Akio、Mita Yoshio
  • 雑誌名: Sensors and Actuators A: Physical 巻: 295 ページ: 1～10
  • DOI: 10.1016/j.sna.2019.05.036
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Experimental Comparison of Rapid Large-area Direct Electron Beam Exposure Methods with Plasmonic Devices (2019)
  • 著者名/発表者名: Higo Akio、Sawamura Tomoki、Fujiwara Makoto、Lebrasseur Eric、Mizushima Ayako、Ota Etsuko、Mita Yoshio
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 31 ページ: 2511～2511
  • DOI: 10.18494/SAM.2019.2443
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Influence of Pretreatment on Adhesion Quality of Supercritical-fluid-deposited Cu Film on Si (2019)
  • 著者名/発表者名: Usami Naoto、Ota Etsuko、Momose Takeshi、Higo Akio、Mita Yoshio
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 31 ページ: 2481～2481
  • DOI: 10.18494/SAM.2019.2316
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Z-Axis Controllable Mille-Feuille Electrode Electrorotation Device Utilizing Levitation Effect (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Yuki、Tsuchiya Taku、Moslonka Charles、Lin Yu-Sheng、Tsang Sung、Marty Frederic、Mizushima Ayako、Sun Chen-li、Wang Hsiang-Yu、Tixier-Mita Agnes、Francais Olivier、Le Pioufle Bruno、Mita Yoshio
  • 雑誌名: The 20th International Conference on Solid State Sensors and Actuators (Transducers 2019 - EUROSENSORS XXXIII), 23-27 June 2019, Berlin, Germany 巻: 1 ページ: 213～216
  • DOI: 10.1109/TRANSDUCERS.2019.8808820
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-Resolution Piezoelectric Mems Scanner Fully Integrated With Focus-Tuning and Driving Actuators (2019)
  • 著者名/発表者名: Inagaki Shunsuke、Okamoto Yuki、Higo Akio、Mita Yoshio
  • 雑誌名: The 20th International Conference on Solid State Sensors and Actuators (Transducers 2019 - EUROSENSORS XXXIII), 23-27 June 2019, Berlin, Germany 巻: 1 ページ: 474～477
  • DOI: 10.1109/TRANSDUCERS.2019.8808636
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Micro Racetrack Optical Resonator Test Structure to Optimize Pattern Approximation in Direct Lithography Technologies (2019)
  • 著者名/発表者名: Higo Akio、Sawamura Tomoki、Fujiwara Makoto、Ota Etsuko、Mizushima Ayako、Lebrasseur Eric、Arakawa Taro、Mita Yoshio
  • 雑誌名: 2019 IEEE Conference on Microelectronic Test Structures (ICMTS 2019), 18-21 Mar, Kita-Kyushu, Japan 巻: 1 ページ: 4～7
  • DOI: 10.1109/ICMTS.2019.8730981
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuity assessment for supercritical-fluids-deposited (SCFD) Cu film as electroplating seed layer (2019)
  • 著者名/発表者名: Usami Naoto、Ota Etsuko、Higo Akio、Momose Takeshi、Mita Yoshio
  • 雑誌名: 2019 IEEE Conference on Microelectronic Test Structures (ICMTS 2019), 18-21 Mar, Kita-Kyushu, Japan 巻: 1 ページ: 54～57
  • DOI: 10.1109/ICMTS.2019.8730945
  • 査読あり
• [雑誌論文] Damage Assessment Structure of Test-Pad Post-Processing on CMOS LSIs (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Yuki、Mizushima Ayako、Usami Naoto、Kinoshita Jun、Higo Akio、Mita Yoshio
  • 雑誌名: 2019 IEEE Conference on Microelectronic Test Structures (ICMTS 2019), 18-21 Mar, Kita-Kyushu, Japan 巻: 1 ページ: 184～187
  • DOI: 10.1109/ICMTS.2019.8730991
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stick-to-Analyze Zeta Potential Measurement Chip with Integrated Electroosmotic Micropump and Liquid Flow Sensor (2019)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Yuki、Fujimoto Koji、Ryoson Hiroyuki、Ohba Takayuki、Mita Yoshio
  • 雑誌名: The 32nd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2019) 巻: 1 ページ: 437～440
  • DOI: 10.1109/MEMSYS.2019.8870895
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact Test for Ensuring Reliability of Gas Sensors Using Large Particle Size-Zeolite (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamada Kentaro、Grand Julien、Okamoto Yuki、Reddy Rangareddygari Ranga、Denoual Matthieu、Mintova Svetlana、Tixier-Mita Agn?s、Mita Yoshio
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines 巻: 138 ページ: 430～434
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.138.430
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Review on Increasing of Breakdown Voltage of Standard CMOS LSI Circuits by MEMS Post-Process (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Yuki、Mita Yoshio
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines 巻: 138 ページ: 319～326
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.138.319
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of PbS QD/Silicon Hybrid Infrared Photodiode for LSI Platform (2018)
  • 著者名/発表者名: Higo Akio、Mita Yoshio、Wang Haibin、Kubo Takaya、Segawa Hiroshi、Usami Naoto、Okamoto Yuki、Yamada Kentaro、Takeshiro Yudai、Sugiyama Masakazu
  • 雑誌名: IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines 巻: 138 ページ: 307～311
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.138.307
  • 査読あり
• [雑誌論文] On-Chip High-Voltage Charge Pump With MEMS Post-Processed Standard 5-V CMOS on SOI for Electroosmotic Flow Micropumps (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Yuki、Takehara Hiroaki、Fujimoto Koji、Ichiki Takanori、Ohba Takayuki、Mita Yoshio
  • 雑誌名: IEEE Electron Device Letters 巻: 39 ページ: 851～854
  • DOI: 10.1109/LED.2018.2829925
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microscale ultrahigh-frequency resonant wireless powering for capacitive and resistive MEMS actuators (2018)
  • 著者名/発表者名: Mita Yoshio、Sakamoto Naoyuki、Usami Naoto、Frappe Antoine、Higo Akio、Stefanelli Bruno、Shiomi Hidehisa、Bourgeois Julien、Kaiser Andreas
  • 雑誌名: Sensors and Actuators A: Physical 巻: 275 ページ: 75～87
  • DOI: 10.1016/j.sna.2018.03.020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A micromachined all-solid on-chip thin-film battery towards uninterruptible photovoltaic cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuriyama Taisei、Suzuki Akiyoshi、Okamoto Yuki、Kimura Isao、Morikawa Yasuhiro、Mita Yoshio
  • 雑誌名: 018 Symposium on Design, Test, Integration and Packaging of MEMS/MOEMS (DTIP), 23-25 May, Roma, Italy, 巻: 1 ページ: 153～156
  • DOI: 10.1109/DTIP.2018.8394215
  • 査読あり
• [学会発表] ”Trust and Coordinate” - Case Study in UTokyo Nanofabrication Site with Nanotechnology Platform (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Mita
  • 学会等名: OECD Global Science Forum - Science Europe 2nd International Workshop on Optimising the operation and use of national Research Infrastructure, 28-29 Nov 2019, Sejong Hall, Seoul, Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Application of Open Target Research on CMOS-MEMS with New Materials to Industrial Innovation (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Mita, Yuta Nakayama, Kenji Suzuki, Takeshi Mizuno, Tokiko Endo, and Takeshi Yoshimura
  • 学会等名: International Symposium on Electronics and Smart Devices (ISESD 2019), 8-9, October, Bali, Indonesia.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マイクロモジュラーロボットに向けたサブミリメートルスケール静電着脱機構の検証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三角啓、宇佐美尚人、肥後昭男、Piranda Benoit、Bourgeois Julien、三田吉郎
  • 学会等名: 第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム、19 - 21 Nov. 2019、アクトシティ浜松、静岡県、20am2-PS3-25
• [学会発表] モノリシック集積多層電極による細胞電気回転測定の垂直位置制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 槌屋 拓、岡本 有貴、Moslonka Charles、Lin Yu-Sheng、Tsang Sung、Marty Frederic、水島 彩子、Sun Chen-li、Wang Hsiang-Yu、Francais Olivier、Le Pioufle Bruno、三田 吉郎
  • 学会等名: 第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム、19 - 21 Nov. 2019、アクトシティ浜松、静岡県、19pm5-PS3-66
• [学会発表] 積圧電アクチュエータによる自己変形を利用した可変焦点大面積MEMS 光スキャナ (2019)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 俊典、岡本 有貴、肥後 昭男、三田 吉郎
  • 学会等名: 第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム、19 - 21 Nov. 2019、アクトシティ浜松、静岡県、19pm5-PS3-24
• [学会発表] ソフトマイクロアクチュエータを目指すP（VDF-TrFE）圧電薄膜加工 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山口 龍太郎、宇佐美 尚人、松下 裕司、吉村 武、肥後 昭男、三田 吉郎
  • 学会等名: 第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム、19 - 21 Nov. 2019、 アクトシティ浜松、静岡県、19pm5-PS3-16
• [学会発表] モノリシック高電圧駆動回路集積CMOS-MEMS 電気浸透流マイクロポンプ (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡本 有貴、良尊 弘幸、藤本 興治、大場 隆之、三田 吉郎
  • 学会等名: 第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム、19 - 21 Nov. 2019、アクトシティ浜松、静岡県、19pm3-T-3
• [学会発表] 高アスペクト比深掘りトレンチの均一な電解めっきを可能とする超臨界流体薄膜堆積法で作製された低抵抗銅薄膜種層 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宇佐美 尚人、太田 悦子、肥後 昭男、百瀬 健、三田 吉郎
  • 学会等名: 第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム、19 - 21 Nov. 2019、アクトシティ浜松、静岡県、19am3-PS3-23
• [学会発表] 2 段階パラメータランピングによる高アスペクト垂直深掘りトレンチの作製 (2019)
  • 著者名/発表者名: 栗山 大成、ルブラッスール エリック、平川 顕二、岩瀬 正幸、小笠原 宗博、依田 孝、三田 吉郎
  • 学会等名: 第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム、19 - 21 Nov. 2019、アクトシティ浜松、静岡県、19am3-PS3-7
• [学会発表] 産学連携とナノテクプラットフォームで拓く集積化高感度超音波プローブの研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三田吉郎, 吉村 武, 水野 隆, 鈴木 謙次, 中山 雄太, 遠藤 登喜子
  • 学会等名: 第32回回路とシステムワークショップ、22 - 23 Aug. 2019、東京電機大学、東京都、A2-1、pp. 77 - 79
  • 招待講演
• [学会発表] apanese Nanotechnology Platform, UTokyo VDEC Fabrication Site, and Collaboration Project with CNRS-RENATECH (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Mita and Michel de Labachererie
  • 学会等名: 2nd European Nanofabrication Research Infrastructure Symposium (ENRIS 2019), 16-18 June 2019, Enschede, the Netherland,
  • 国際学会
• [学会発表] 失敗は成功の元: ナノテクノロジープラットフォームで試して拓く先端集積MEMS (2019)
  • 著者名/発表者名: 三田吉郎
  • 学会等名: 第17回ナノテクノロジー総合シンポジウム, 2019年2月1日, 東京ビッグサイト
  • 招待講演
• [学会発表] Agile-Style Development of CMOS-Integrated Micro Electro Chemical Mechanical Systems by LSI Foundry and Nanotechnology Platform (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Mita, Eric Lebrasseur, Matthieu Denoual, Kentaro Yamada, Julien Grand, Yuki Okamoto, Rangareddygari Ranga Reddy, Tixier-Mita Agnes, Svetlana Mintova, and Akio Higo
  • 学会等名: International Symposium on Electronics and Smart Devices (ISESD 2018), 23-24, October, Bandung, Indonesia,
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] In-Plane SOI MEMS as a Mechanical Material for Time and Frequency Studies on Vibration (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshio Mita, Eric Lebrasseur, and Akio Higo
  • 学会等名: European Workshop on Microelectroincs Education (EWME 2018), 24-26 Sep, Braunschweig Germany
  • 国際学会
• [学会発表] 超臨界流体を用いたシリコン酸化膜上への銅薄膜直接成膜技術による高アスペクト比ナノ開口構造の埋め込みの実現 (2018)
  • 著者名/発表者名: 宇佐美 尚人, 肥後 昭男、太田 悦子、三田 吉郎
  • 学会等名: 第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム、19 - 21 Nov. 2018、 札幌国際会議場、北海道、01pm1-PS-183
• [学会発表] 機械的混合加振による圧電薄膜アクチュエータ集積2軸MEMS光スキャナ (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 俊典、岡本 有貴、肥後 昭男、三田 吉郎
  • 学会等名: 第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム、19 - 21 Nov. 2018、 札幌国際会議場、北海道、01pm1-PS-185
• [図書] ＭＥＭＳデバイス徹底入門 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三田 吉郎
  • 総ページ数: 192
  • 出版者: 日刊工業新聞社
  • ISBN: 978-4-526-07871-2