走査機構一体型圧電薄膜振動子プローブを利用したプローブセンサシステム

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15710106
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 神田 岳文 岡山大学, 工学部, 講師 (30346449)
• Keywords: プローブ顕微鏡 / 走査機構 / 圧電薄膜 / PZT / プローブセンサ / エッジモード / 水熱合成法 / 有限要素法

Research Abstract

本年度は、昨年度行った走査機構、およびエッジモードプローブセンサに関する有限要素法解析の結果、水熱合成法による薄膜作成法の改良結果に基づき、実際に走査機構、エッジモードプローブセンサを試作し、それぞれ単体での性能の評価を行った。
1.一体型圧電薄膜アクチュエータを用いた走査機構
(1)チタン基板加工、水熱合成法による圧電薄膜の成膜、電極膜成膜により30mm×50mm×2mmの大きさのものを製作した。
(2)電圧印加時の変位を測定した。1Vの電圧印加時x、y方向の変位は82nmと25nmとなった。これは設計時の有限要素法による変位に関する解析と比較して、それぞれ数%と小さい。これには、圧電薄膜成膜条件と電極作成法が影響していると考えられ、来年度の課題となった。
(3)電圧印加時の走査方向軸間の干渉は最大20%であった。有限要素法による解析結果と比較して、これは10倍以上であるが、これには、製作中に生じたひずみが影響していると考えられ、製作プロセスの検討が必要である。
2.エッジモードプローブセンサ
(1)圧電セラミックスを放電加工により成形されたチタン基板両面へ接着することにより、プローブセンサを試作した。レーザドップラ振動計を用いた変位測定の結果535kHzでエッジモード振動が得られた。
(2)(1)と同形状のプローブを、水熱合成法による圧電薄膜成膜を利用して作成した。測定の結果、エッジモード振動を確認した。
(3)試作したセンサの振動を検出電極における電圧測定により検出した。さらにエッジモードプローブ先端を金属表面へ近接・接触させることによる接触検出実験を行い、このセンサにより接触検出が可能であることを確認した。