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2012 年度 実績報告書

微細加工技術を用いた高周波超音波デバイスの開発による散逸量子系の研究

研究課題

研究課題/領域番号 23654116
研究機関新潟大学

研究代表者

根本 祐一  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10303174)

研究分担者 赤津 光洋  新潟大学, 自然科学研究科, 研究員 (10431876)
キーワード超音波 / 圧電素子 / 高周波 / 弾性定数
研究概要

超音波計測法では,LiNbO3や水晶などの単結晶圧電素子を40ミクロンから200ミクロンの厚さに薄く成形し,それを試料表面に接着して超音波の発振と受信に使用する。試料中を伝搬する音速を精密測定することで,物質特有の物理量である弾性定数の温度依存性や磁場依存性を観測できる。本研究ではこれまでの40ミクロンの厚さの単結晶LiNbO3超音波デバイス開発の経験を活かし,機械研磨の限界を超える微細加工技術を駆使し,チップ強度を維持しながら水晶やLiNbO3を局所的に極薄化する逆メサ構造に成形し,量子力学の選択則に必要不可欠な横波超音波をギガヘルツ領域で発振する高周波超音波デバイス開発を目指す挑戦的な課題に取り組んだ。ドライエッチングの手法が確立している水晶を用いて逆メサ構造のデバイス作製を行い,超音波実験に導入することに成功した。厚さは5ミクロンで厚み振動の基本発振周波数は約300MHzだが,試料に接着したときの素子への負荷により,厚み振動よりも低周波発振することが分かった。作成した5ミクロン厚の水晶振動子により3倍高調波を用いることで,1.2GHZでの超音波測定が可能であることを実験的に確認し,カゴ状化合物Ce3Pd20Ge6に適用した。その結果,ラットリングによる周波数分散を観測することに成功し,特性パラメータを決定できた。一方,水晶のエッチングガスによる手法では低温実験に最適な電気機械結合定数が大きい材料であるLiNbO3をほとんどエッチングできないことを確かめた。LiNbO3のドライエッチングによる研削には専用のチャンバーが必要なため,次のステップではLiNbO3専用のエッチング環境を整備することが求められる。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Coexistence of Ising and XY Spin Systems on a Single Tb Atom in TbCoGa52013

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Sanada
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 82 ページ: 044713 1-8

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.044713

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dissipation In Non-Kramaers Doublet of PrMg32012

    • 著者名/発表者名
      Koji Araki
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 ページ: 023710 1-4

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.023710

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quadrupole Ordering and Rattling Motion of Clathrate Compound Pr3Pd20Ge62012

    • 著者名/発表者名
      Genki Ano
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 ページ: 034710 1-11

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.034710

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Nitrogen Doping on Vacancy State in Silicon Crystals Observed by Low-Temperature Ultrasonic Measurements2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yamada-Kaneta
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 725 ページ: 217-220

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/MSF.725.217

    • 査読あり
  • [学会発表] 超音波によるPrFe4P12の結晶場と多極子秩序の解明2012

    • 著者名/発表者名
      根本祐一
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 超音波による正方晶化合物YbCu2Si2の価数揺動状態の研究2012

    • 著者名/発表者名
      西方丈智
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 超音波による鉄ヒ素超伝導体Ba(Fe1-xCox)2As2の電気四極子効果2012

    • 著者名/発表者名
      栗原綾佑
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [学会発表] 超音波によるカゴ状化合物YbCo2Zn20の多極子の研究2012

    • 著者名/発表者名
      大井友貴
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      20120918-20120921
  • [産業財産権] シリコンウェーハ表層中の原子空孔評価方法及び装置2013

    • 発明者名
      後藤輝孝,根本祐一,金田寛,赤津光洋,三本啓輔
    • 権利者名
      後藤輝孝,根本祐一,金田寛,赤津光洋,三本啓輔
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-017810号
    • 出願年月日
      2013-01-31
  • [産業財産権] シリコンウェーハ中の原子空孔濃度の絶対値の決定方法2013

    • 発明者名
      後藤輝孝,根本祐一,金田寛,赤津光洋,三本啓輔,鹿島一日兒
    • 権利者名
      後藤輝孝,根本祐一,金田寛,赤津光洋,三本啓輔,鹿島一日兒
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-017811号
    • 出願年月日
      2013-01-31

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公開日: 2014-07-24  

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