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2012 年度 実績報告書

Si基板と単結晶PZT薄膜の融合による内視鏡用超音波プローブのマイクロチップ化

研究課題

研究課題/領域番号 23760311
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

赤井 大輔  豊橋技術科学大学, エレクトロニクス先端融合研究所, 助教 (50378246)

キーワード超音波振動子 / 圧電 / MEMS / 強誘電体薄膜
研究概要

検討中本提案では、LSI・MEMS・強誘電(圧電)薄膜プロセスとを融合することで、Si基板上の圧電PZT薄膜を利用したマイクロサイズの超音波振動子の作製技術を確立し、その振動子を多数アレイ状に配置した内視鏡観察に適応可能な数mm角の超音波プローブチップを実現する。内視鏡による血管内の超音波診断に応用すれば、動脈硬化などの循環器系疾患の早期発見、治療において有用な技術となる。
H24年度は、1.マイクロ振動子の送受信特性の向上、および2.マイクロ振動子の水中での電気的特性解明を目的に研究を行った。1については、振動子を構成する薄膜材料の構成および膜厚についてシミュレーションによる検討およびその結果を用いた試作・評価を行った。膜厚の最適化により、従来比3倍の振動振幅が得られ、微細領域で利用可能な振動子実現の目処を得た。2については、生体の主成分である水中における振動周波数および電気的特性評価を進めた。水中では振動子の共振周波数がわずかに低下する(例:大気中1.6MHz→水中1.2MHz)ことが確認できた。電気特性についてはリーク電流等生じることなく、水中において超音波の送受信が可能であることが確かめられた。
本研究課題を通じ、シリコン基板上への強誘電体薄膜を用いた微細な圧電駆動型超音波振動子設計・製作のための知見が得られ、生体の微細領域への適用が期待できるマイクロ超音波振動子実現への目処が得られた。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Vibration Analysis and Transmission Characteristics of Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers Using Epitaxial Pb(Zr,Ti)O3 Thin Films on γ-Al2O3/Si Substrate2012

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Akai
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 51 ページ: 11PA04

    • DOI

      10.1143/JJAP.51.11PA04

    • 査読あり
  • [学会発表] PZT薄膜を用いた超音波トランスデューサでの二次元音圧マッピングと受信感度測定2012

    • 著者名/発表者名
      西村将人
    • 学会等名
      第29回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 発表場所
      北九州国際会議場・西日本総合展示場(福岡県北九州市)
    • 年月日
      20121022-20121024
  • [学会発表] γ -Al2O3/Si 基板上のエピタキシャル PZT 薄膜を用いた超音波トランスデューサの作製と評価2012

    • 著者名/発表者名
      鈴木啓佑
    • 学会等名
      電気関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学(愛知県豊橋市)
    • 年月日
      20120924-20120925
  • [学会発表] γ-Al2O3/Si基板上のエピタキシャルPZT薄膜を用いた超音波トランスデューサアレイの作製と送受信特性2012

    • 著者名/発表者名
      尾﨑勝弥
    • 学会等名
      電子情報通信学会 研究会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学(愛知県豊橋市)
    • 年月日
      20120517-20120518
  • [学会発表] High Density Piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducers Array Using Epitaxial PZT Thin Film on γ-Al2O3/Si Substrate2012

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Ozaki
    • 学会等名
      2012 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      San Francisco, California
    • 年月日
      20120409-20120413

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公開日: 2014-07-24  

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