2013 Fiscal Year Annual Research Report
強誘電体を用いた不揮発的共振制御と振動型ＭＥＭＳデバイス高機能化への応用
| Project/Area Number |
23360136
|
|---|
| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
山下 馨 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (40263230)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 孝之 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50336830)
野田 実 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (20294168)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
|
| Keywords | 圧電体 / 強誘電体 / MEMS / 共振 / 分極 |
|---|
| Research Abstract |
共振周波数可変型MEMSデバイスとしてダイアフラム型圧電超音波マイクロセンサを作製し，逆圧電応力による特性修飾を試みた。アレイセンサにおける超高分解能計測に必要な目安となる133%の共振周波数制御性は，現プロセスにおいて作製したほぼ全ての素子で実現できる見通しを得た。またセンシング用の圧電体と共振周波数制御用の圧電体それぞれにおける電圧印加がセンサ挙動に与える影響について，MEMSデバイスとしての全体的なパフォーマンスの観点から各々の効果を独立に評価することを試みた。二次元の独立パラメータによる計測であり，手動では計測時間が長大となるため自動計測系を構築することで十分な電圧分解能をもって二種類の電圧印加による特性評価を効率よく行った。その結果，センシング電極への電圧印加により強誘電的分極整列では考えられない感度の低下が見られた。原因追及のためさらにダイアフラム形状のリアルタイム計測機能を測定系に追加し詳細に調査したところ，逆圧電応力によりダイアフラム形状が変形していることが確認された。従来理論によるダイアフラム撓みと感度の関係から，今回の感度低下の挙動がこのダイアフラム変形に起因することが確認された。さらにこの二次元電圧印加測定において，共振周波数制御用電極への電圧印加範囲内に感度低下が軽減される領域が存在することが明らかになった。同様に件の領域でのダイアフラム形状を詳細に計測したところ，感度低下を招いた変形を補償する新たな変形形状をとっていることが分かり，追加の逆圧電応力により感度向上に寄与することも明らかになった。以上の結果から，共振周波数制御を目的として設計した逆圧電応力導入機構が，当初の目的である超音波計測における超高分解能を実現するだけでなく，当初予想していなかったセンサ感度の向上にも寄与することを見いだし，併せてMEMSデバイスの飛躍的性能向上を実現できた。
|
| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
|
