ナノ機械パラメトロン素子の研究

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20246064
• 研究機関: 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所
• 研究代表者: 山口 浩司 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 部長 (60374071)
• 研究分担者: 永瀬 雅夫 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (20393762) ; 山崎 謙治 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (40393764) ; 山口 徹 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 主任研究員 (30393763) ; 岡本 創 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 研究員 (20350465) ; 小野満 恒二 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子電子物性研究部, 研究主任 (30350466)
• キーワード: 電子デバイス / 集積回路 / 新規デバイス / マイクロ / ナノマシン

研究概要

・素子の結合動作の実現
複数のナノメカニカル素子を互いに連結させた構造はセンサ応用のみならずナノ機械ロジックの実現へ向けても重要となる。2つのGaAs両持ち梁が機械的に結合したナノメカニカル素子を作製し、光照射による熱応力を用いた周波数チューニングにより結合状態を制御することに成功した。これによりナノメカニカル素子間の振動の伝播を制御することが可能となり、結合ナノメカニカル素子の応用上重要な技術となる。また、照射強度の調節による僅かな周波数のデチューニングにより非線形振動振幅に不連続な変化が現れることを見出した。これは非線形結合振動子特有の現象であるが、僅かなデチューニングによってのみ現れることが数値シミュレーションからも示され、本手法による結合状態の制御が結合メカニカル素子のダイナミクスの詳細を探る上でも有用であることが示された。
・パラメトリック励振・振動検出機構の高効率化
構造依存性に関しては大きな進展はみないものの、パラメトリック励振した二つの位相状態の安定性についての評価が大きく進んだ。具体的には、外部より人為的に印加したノイズに対して、どの程度の頻度による2つの状態間の遷移が起きるかを詳細に調べることにより、二つの位相状態の安定性と、加振周波数の関係を明らかにすることに成功した。
・エネルギー散逸のメカニズムの解明と制御
光照射によるGaAs機械共振器のQ値制御に関する研究が進展した。光起電力効果により生み出される圧電応力を用いてGaAsカンチレバーのQ値制御や自励発振が可能となることを見出し、そのメカニズムを解明した。具体的には、変形ポテンシャル効果による変位依存光吸収と、光励起キャリアが生み出す圧電効果によるバックアクションにより、振動振幅の増幅と減衰制御が可能であることを示した。
・その他、ナノ機械構造の新しい作製技術や、高スループットのナノ構造作製技術、微小変位検出技術などにおいて、進展を見た。

研究成果

• [雑誌論文] Controlling Quality Factor in Micromechanical Resonators by Carrier Excitation (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Okamoto, D. Ito, K. Onomitsu, T. Sogawa, H. Yamaguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 2 ページ: 035001-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional alignment with 10nm order accuracy in electron-beam lithography on rotated sample for three-dimensional nanofabrication (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Yamazaki, H. Yamaguchi
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. B26 ページ: 2529-2533
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-plane conductance measurement of graphene nanoislands using an integrated nanogap probe (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Nagase, H. Hibino, H. Kageshima, H. Yamaguchi
  • 雑誌名: Nanotechnology 19 ページ: 495701-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flexible nanofabrication in three-dimensional electron-beam lithography enhanced by suppression of proximity effect (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Yamazaki, H. Yamaguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 1 ページ: 097001-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motion detection of a micromechanical resonator embedded in a d. c. SQUID (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Etaki, M. Poot, I. Mahboob, K. Onomitsu, H. Yamaguchi, H. S. J. van der
  • 雑誌名: Nature Phys. 4 ページ: 785-788
  • 査読あり
• [雑誌論文] hermoelastic damping in GaAs micromechanical resonators (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Okamoto, D. Ito, K. Onomitsu, H. Yamaguchi
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. (c) 5 ページ: 2920-2922
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved resonance characteristics of GaAs beam resonators by epitaxially induced strain (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, K. Kato, Y. Nakai, K. Onomitsu, S. Warisawa, S. Ishihara
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 92 ページ: 251913-3
  • 査読あり
• [学会発表] 走査プローブによるGaAsメンブレンマイクロレゾネータの動的特性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田丸耕二郎, 野中啓一郎, 永瀬雅夫, 山口浩司, 米谷玲皇, 割澤伸一, 石原直
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] ブロック共重合体の面内ハーフシリンダー相の高速配向(2) (2009)
  • 著者名/発表者名: 山口徹, 林順三, 山崎謙治, 山口浩司
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] 3次元EBリソにおける近接効果抑制によるアスペクト比・構造自由度の向上 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山崎謙治, 山口浩司
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] 光照射による微小連結振動子の結合状態の制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡本創, 鎌田雄仁, 小野満恒二, イムランマブーブ, 山口浩司
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-03-30
• [学会発表] Symmetry lifting in an electromechanical resonator (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Mahboob, C. Froitier, H. Yamaguchi
  • 学会等名: 2009 International Symposium on Nanoscale Transport and Technology (ISNTT2009)
  • 発表場所: Atsugi, Japan
  • 年月日: 2009-01-23
• [学会発表] Position detection and backaction of a mechanical resonator integrated in a dc SQUID detector (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Poot, S. Etaki, I. Mahboob, K. Onomitsu, H. Yamaguchi, Y. M. Blanter
  • 学会等名: 2009 International Symposium on Nanoscale Transport and Technology (ISNTT2009)
  • 発表場所: Atsugi, Japan
  • 年月日: 2009-01-23
• [学会発表] A new angled ion etching method to fabricate a nanostructure and its resonance characteristics (2009)
  • 著者名/発表者名: V. K. Singh, K. Yamazaki, T. Tawara, H. Okamoto, H. Yamaguchi
  • 学会等名: 2009 International Symposium on Nanoscale Transport and Technology (ISNTT2009)
  • 発表場所: Atsugi, Japan
  • 年月日: 2009-01-20
• [学会発表] Bit operation in a parametrically pumped electromechanical resonator (2009)
  • 著者名/発表者名: I. Mahboob, H. Yamaguchi
  • 学会等名: 2009 International Symposium on Nanoscale Transport and Technology (ISNTT2009)
  • 発表場所: Atsugi, Japan
  • 年月日: 2009-01-20
• [学会発表] Vibration control in GaAs micromechanical resonators by optically induced piezoelectric backaction (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Okamoto, D. Ito, K. Onomitsu, H. Sanada, H. Gotoh, T. Sogawa, H. Yamaguchi
  • 学会等名: 2009 International Symposium on Nanoscale Transport and Technology (ISNTT2009)
  • 発表場所: Atsugi, Japan
  • 年月日: 2009-01-20
• [学会発表] Electromechancial parametric resonators fabricated from semiconductor heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: I. Mahboobl, H. Yamaguchi
  • 学会等名: Advanced Heterostructures and Nanostructures Workshop (AHNW 2008)
  • 発表場所: Hawaii, US
  • 年月日: 2008-12-09
• [学会発表] A new technique of directional angles ion etching to suspend a nanobeam and its resonance (2008)
  • 著者名/発表者名: V. K. Singh, K. Yamazaki, T. Tawara, H. Yamaguchi
  • 学会等名: 21st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2008)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2008-10-29
• [学会発表] Rapid Directed Self-Assembly of Clynder-Forming Diblock Copolymers (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaguchi, Y. Ozaki, K. Yamazaki, S. Warisawa, S. Ishihara, H. Yamaguchi
  • 学会等名: 21st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2008)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2008-10-29
• [学会発表] Evaluation of Thermal-Mechanical Vibration Amplitude Using Scanning Electron Microscopy Image (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nonaka, K. Tamaru, M. Nagase, H. Yamaguchi, S. Warisawa, S. Ishihara
  • 学会等名: MNC 2008
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2008-10-29
• [学会発表] Actuation and Vibration Detection of GaAs Membrane Using AFM Probe (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Tamaru, K. Nonaka, M. Nagase, H. Yamaguchi, S. Warisawa, S. Ishihara
  • 学会等名: MNC 2008
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2008-10-29
• [学会発表] to be presented (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi
  • 学会等名: 21st International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC2008)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2008-10-29
• [学会発表] Improved characteristics of micromechanical resonators by epitaxially-induced strain (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, K. Kato, Y. Nakai, K. Onomitsu, S. Warisawa, S. Ishihara
  • 学会等名: NT2008
  • 発表場所: Ishikawa, Japan
  • 年月日: 2008-10-24
• [学会発表] Bit operation in a parametrically pumped electromechanical resonator (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Imran, H. Yamaguchi
  • 学会等名: 2008 International Symposium on Novel Nano-electromechanical 3D Structures (JAIST-NT2008)
  • 発表場所: Ishikawa, Japan
  • 年月日: 2008-10-23
• [学会発表] Roughness Analysis of trench patterns formed by Using Block Copolymer Lithography (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaguchi, H. Yamaguchi
  • 学会等名: IEEE Nanotechnology Materials and Devices Conference 2008 (NMDC2008)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2008-10-20
• [学会発表] Compound semiconductor nanomechanics (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi
  • 学会等名: 35th International Symposium on Compound Semiconductors (ISCS2008)
  • 発表場所: Rust, Germany
  • 年月日: 2008-09-21
• [学会発表] 静的変位解放によるシリコンカンチレバーの振動特性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野中啓一郎, 田丸耕二郎, 永瀬雅夫, 山口浩司, 割澤伸一, 石原直
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(春日井キャンパス)
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] GaAsメンブレンのマイクロプローブによる加振と振幅検出 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田丸耕二郎, 野中啓一郎, 永瀬雅夫, 山口浩司, 割澤伸一, 石原直
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(春日井キャンパス)
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] キャリア励起によるカンチレバーの振動制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡本創, 伊藤大介, 小野満恒二, 眞田治樹, 後藤秀樹, 寒川哲臣, 山口浩司
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(春日井キャンパス)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] パラメトリックに励振された電気機械共振器によるビット操作 (2008)
  • 著者名/発表者名: Imran Mahboob, 山口浩司
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(春日井キャンパス)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] DC-SQUIDに組み込んだマイクロ機械共振器の変位計測 (2008)
  • 著者名/発表者名: Samir Etaki, M. Poot, I. Mahboob, 小野満恒二, H. S. J. Van Der Zant, 山口浩司
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(春日井キャンパス)
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] EBリソを用いた3次元ナノ加工における10nmオーダの3次元アライメント (2008)
  • 著者名/発表者名: 山崎謙治, 山口浩司
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(春日井キャンパス)
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] ブロック共重合体の面内ハーフシリンダー相の高速配向 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山口徹, 尾崎泰野, 林順三, 山崎謙治, 割澤伸一, 石原直, 山口浩司
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学(春日井キャンパス)
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] Micro/Nanomechanical Systems for Information Processing (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, I. Mahboob
  • 学会等名: The 9th International Symposium on Foundations of Quantum Mechanics in the Light of New Technology (ISQM2008)
  • 発表場所: Saitama, Japan
  • 年月日: 2008-08-27
• [学会発表] The quantum Hall effect probed via a parametrically pumped electromechanical resonator (2008)
  • 著者名/発表者名: I. Mahboob, H. Yamaguchi
  • 学会等名: 2008 Frontiers of Low Temperature Physics (ULT2008)
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 2008-08-14
• [学会発表] Drastic improvement in mechanical properties of micromechanical resonators using a strain-engineered heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Kato, K. Onomitsu, S. Warisawa, S. Ishihara, H. Yamaguchi
  • 学会等名: 2008 International Conference on Molecular Beam Epitaxy" (MBE2008)
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2008-08-07
• [学会発表] On-chip micromechanical parametric resonator based on the piezoelectricity in GaAs/AlGaAs modulation-doped heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, I. Mahboob
  • 学会等名: 66th Device Research Conference (DRC2008)
  • 発表場所: Santa Barbara, CA, US
  • 年月日: 2008-06-23
• [学会発表] 3D alignment with 10-nm order accuracy in electron-beam lithography on rotated sample for 3D nanofabrication (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Yamazaki, H. Yamaguchi
  • 学会等名: 52nd International Conference on Electron, Ion, and Photon Beam Technology and Nanofabrication (EIPBN2008)
  • 発表場所: Portland, US
  • 年月日: 2008-05-28