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2022 年度 実績報告書

革新的な高機能・高信頼ダイヤンモンド MEMSの基盤構築と磁気センサの応用

研究課題

研究課題/領域番号 20H02212
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

廖 梅勇  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (70528950)

研究分担者 戸田 雅也  東北大学, 工学研究科, 准教授 (40509890)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードダイヤモンド / MEMS / 磁気センサ
研究実績の概要

In this proposal, we aim to develop diamond MEMS magnetic sensors with high reliability above 500oC and high magnetic sensitivity. We developed the heterointegration of magnetostrictive material FeGa on diamond MEMS resonators and created the novel transducer physical concept of on-chip self-sensing enhancing actuation for high-temperature magnetic sensing. In addition, we also developed a facile method to fabricate all-diamond MEMS resonators with ultra-high quality factors over 1 million at room temperature.Eventualy, we achieved diamond MEMS transducers with a high-sensitivity larger than 100 Hz/mT from room temperature to 500oC and a low noise level of ~ nT/Hz^1/2 up to 300oC. The minimum fluctuation of the resonance frequency is 1.9ppm at room temperature and 2.3 ppm at 300oC.

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Unconventional Giant “Magnetoresistance” in Bosonic Semiconducting Diamond Nanorings2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Gufei、Zulkharnay Ramiz、Ke Xiaoxing、Liao Meiyong、Liu Liwang、Guo Yujie、Li Yejun、Rubahn Horst‐G?nter、Moshchalkov Victor V.、May Paul W.
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 35 ページ: 2211129~2211129

    • DOI

      10.1002/adma.202211129

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On‐chip Diamond MEMS Magnetic Sensing through Multifunctionalized Magnetostrictive Thin Film2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zilong、Zhao Wen、Chen Guo、Toda Masaya、Koizumi Satoshi、Koide Yasuo、Liao Meiyong
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: 33 ページ: 2300805~2300805

    • DOI

      10.1002/adfm.202300805

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of gas pressure on the quality-factor of single-crystal diamond micro cantilevers2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Yinling、Sang Liwen、Koizumi Satoshi、Koide Yasuo、Liu Xiaoxi、Liao Meiyong
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials

      巻: 129 ページ: 109340~109340

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2022.109340

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancement of magnetic sensing performance of diamond resonators coupling with magnetic-strictive FeGa films by various interlayers2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zilong、Sang Liwen、Huang Jian、Wang Linjun、Koide Yasuo、Koizumi Satoshi、Liao Meiyong
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 200 ページ: 401~409

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2022.08.086

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stress effect on the resonance properties of single-crystal diamond cantilever resonators for microscopy applications2022

    • 著者名/発表者名
      Shen Xiulin、Lv Zhenfei、Ichikawa Kimiyoshi、Sun Huanying、Sang Liwen、Huang Zhaohui、Koide Yasuo、Koizumi Satoshi、Liao Meiyong
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 234 ページ: 113464~113464

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2022.113464

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Elastic strain engineered nanomechanical GaN resonators with thermoelastic dissipation dilution up to 600?K2022

    • 著者名/発表者名
      Sun Huanying、Sang Liwen、Shen Xiulin、Yang Xuelin、Li Tiefu、You J. Q.、Shen Bo、Liao Meiyong
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 131 ページ: 054502~054502

    • DOI

      10.1063/5.0080227

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Effect of Ultra-High Vacuum Annealing and Hydrogen Plasma Treatment on the Resonance Properties of Single-Crystal Diamond MEMS Cantilevers2022

    • 著者名/発表者名
      Guo Chen, Zilong Zhang, Liwen Sang, Yasuo Koide, Satoshi Koizumi, Meiyong Liao
    • 学会等名
      2023年第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] High-temperature diamond MEMS magnetic sensor with on-chip actuation and sensing2022

    • 著者名/発表者名
      Zilong Zhang, Guo Chen, Liwen Sang, Yasuo Koide, Satoshi Koizumi and Meiyong Liao
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Air damping effect on the quality factor of single-crystal diamond MEMS resonators2022

    • 著者名/発表者名
      CHEN, Yingling, SANG, Liwen, KOIDE, Yasuo, KOIZUMI, Satoshi, 劉 小晰, LIAO, Meiyong
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Effect of pressure on quality-factor of single-crystal diamond micro cantilevers2022

    • 著者名/発表者名
      CHEN, Yingling, サン フアンイン, SANG, Liwen, KOIDE, Yasuo, KOIZUMI, Satoshi, Xiaoxi Liu, LIAO, Meiyong
    • 学会等名
      15th International Conference on New Diamond and Nano Carbons (NDNC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of Magnetic Sensing Performances of Single-crystal Diamond Resonators through Various Interlayers2022

    • 著者名/発表者名
      ZHANG, Zilong, SANG, Liwen, KOIDE, Yasuo, KOIZUMI, Satoshi, LIAO, Meiyong
    • 学会等名
      15th International Conference on New Diamond and Nano Carbons (NDNC2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient etching of diamond by oxygen annealing toward high-Q factor diamond MEMS resonators2022

    • 著者名/発表者名
      CHEN, Yingling, サン フアンイン, SANG, Liwen, KOIZUMI, Satoshi, KOIDE, Yasuo, Xiaoxi Liu, LIAO, Meiyong
    • 学会等名
      E-MRS Spring Meeting 2022 https://www.european-mrs.com/advanced-carbon-materials-emrs. 2022
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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