2020 Fiscal Year Annual Research Report
自動運転およびディスプレイ用の広角度走査マイクロミラーの研究
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17H01267
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
羽根 一博 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授(特任) (50164893)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 敬 東北大学, 工学研究科, 助教 (60633394) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 走査ミラー / 微小電気機械システム / シリコン / 破壊寿命 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，マイクロマシン（MEMS）技術によるスキャナの高性能化と耐久性の向上を目指している．具体的には，スキャナの広角度時の非線形性を抑え，破壊応力限界を上昇させることで、これまでの限界を超えるMEMSマイクロミラースキャナを開発することを目指している．
本年度は，マイクロスキャナの破壊強度および破壊寿命を向上させるために、原子層堆積法により、ナノスケールで均一でピンホールのないアルミナ膜をシリコンねじればね表面に堆積し、破壊強度及び破壊寿命を測定した。僅か10nm以下のアルミナ膜の堆積により、破壊強度に違いが生じることが示された。静的なねじれ応力印加により、強度はむしろ低下している。しかし、通常のミラー走査で印加する繰り返し応力印加領域においては、強度は顕著に増加していることが明らかにできた。数か月の長期間破壊寿命測定の結果、2GPa以下において、原子層堆積アルミナをコーティングしない場合に比較して、2桁以上寿命が延びることが示された。
さらに、自動運転用の全方位走査ミラーのジンバル型において、運動の非線形性を理論的に解析した。２軸の運動方程式がコリオリ力のような非線形相互作用力により連成し、強いソフトスプリング様の非線形を示すことを定量的に明らかにした。これを回避する２軸の慣性モーメント条件を明らかにすると共に、この条件を実現するように２軸の慣性モーメントを調整したマイクロ走査ミラーを設計し、試作した。実験において、理論で予測されるような非線形性が観測てき、狭い角度範囲であるが、円状の全方位操作を実現した。さらにジンバルレス型のミラーを設計試作し、非線形性は一部残るものの、光学全角で30度の円状走査を実現でき、これまでにない大きな走査角を実証した。これらの成果により、本研究の目的の大部分を達成できた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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