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2022 年度 実施状況報告書

MEMS技術に基づく応力制御によるダイヤモンドのバンドエンジニアリング

研究課題

研究課題/領域番号 22K18957
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 小泉 聡  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, グループリーダー (90215153)
SANG Liwen  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (90598038)
研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2025-03-31
キーワードダイヤモンド / MEMS / バンドエンジニアリング
研究実績の概要

This proposal is to modulate the bandgap of diamond by using our developed diamond MEMS technology. In this year, we fabicated single-crystal diamond MEMS structures such as cantilevers and double-clamped beams with different dimensions of length from 50 to 160 um, width around 10um, and thickness from 500nm to 4um. We etched the ion-implantation induced damages in diamond by using an efficient atomic scale etching method and improved the quality factor of the single-crystal diamond cantilever from 10000 to over 200000 within 10 hrs. We also succeeded in the electrostatic control of the diamond bending, which was evidenced by the resonance frequency measurements and resonance amplitude control. These work forms the basis for next-stage of strain controlling in single-crystal diamond.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

The single-crystal diamond MEMS structures were fabricated and the crystal quality was improved as expected.

今後の研究の推進方策

In this year, we will further reduce the single-crystal diamond MEMS resonator thickness to less than 300 nm. In such a case, we could bend the single-crystal diamond by external electrodes to achieve a large elastic deformation. Then, we will measure the photocurrent of the bended single-srytal diamond MEMS cantilevers. The strain and the energy bandgap of single-crystal diamond can thus be determined. To achieve this aim, high crystal diamond epiplayers will be further grown by tunning the growth parameters. After that, boron-doped single-crystal diamond epilayers will be grown and the related p-type diamond MEMS structures will be fabricated. The bending of the boron-doped p-type diamond MEMS will be demonstrated by external electric fields.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022

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

    • 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

    • 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] n-Type Diamond Metal-Semiconductor Field-Effect Transistor With High Operation Temperature of 300°C2022

    • 著者名/発表者名
      Shimaoka Takehiro、Liao Meiyong、Koizumi Satoshi
    • 雑誌名

      IEEE Electron Device Letters

      巻: 43 ページ: 588~591

    • DOI

      10.1109/LED.2022.3156149

    • 査読あり
  • [学会発表] Air damping effect on the quality factor of single-crystal diamond MEMS resonators.2022

    • 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 deep-defects on the energy dissipation of diamond MEMS resonator2022

    • 著者名/発表者名
      サン フアンイン, SANG, Liwen, KOIDE, Yasuo, KOIZUMI, Satoshi, LIAO, Meiyong
    • 学会等名
      19th International Conference on Defects-Recognition, Imaging and Physics in Semiconductors (DRIP XIX)
  • [学会発表] Effect of pressure on quality-factor of single-crystal diamond micro cantilevers.2022

    • 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
      International Conference on New Diamond and Nano Carbons (NDNC2022)
  • [学会発表] Efficient etching of diamond by oxygen annealing toward high-Q factor diamond MEMS resonators.2022

    • 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
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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