プローブメモリ用マイクロカンチレバの製作とその衝突振動解析に関する研究

探针记忆微悬臂梁的制作及其冲击振动分析研究

• 批准号: 11750219
• 负责人: 青柳 誠司
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kansai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750219/
• 关键词: プローブメモリ; マイクロマシニング; マイクロカンチレバ; 圧電薄膜; 多層成膜プロセス; マイクロダイアフラム; 衝突振動解析; マイクロ振動計測; ゾルゲル法; スパッタ法; マイクロ流体力学

本研究では光近接場効果を用いた超高密度光ディスクの開発を想定し,圧電駆動型の読み取りヘッドをシリコンプロセスを応用したマイクロマシン技術を用いて作製することを最終的な目的とする.本年度の成果を以下に示す.1.クラックの無い高性能圧電薄膜の作製昨年度シリコンプロセスを駆使して圧電型マイクロカンチレバの開発を試みたが,圧電薄膜(PZT薄膜)の表裏に蒸着した上部電極,下部電極がクラックを介して導通し,コンデンサ構造にならないという問題点が発生した.本年度はこれを防ぐ為にPZTの堆積を多段階で行うプロセスを開発した.このプロセスは第1層のPZT薄膜を堆積させ,熱処理を行った後,第2層を第1層の上に堆積させ,熱処理を行い,これを繰り返すプロセスである.もし第1層にクラックが生じたとしても,第2層の堆積を行う際に修復される.0.24μmずつ5層の堆積を行うことにより膜厚1.2μmのクラックが無いPZT膜の作製に成功した.またマイクロカンチレバの作製の準備段階として,それより作製が容易なダイアフラム構造をシリコンプロセスにより作製することに成功した.2.流体力学を考慮した衝突振動解析プログラムの開発プローブメモリでは,静的対象物を扱うプローブ顕微鏡と異なり対象物体が高速回転運動する.このような条件下でのプローブヘッド(マイクロカンチレバ)の衝突振動解析を行うシミュレーションプログラムを完成させ,カンチレバサイズ,カンチレバとディスクとの摩擦係数,ディスクの回転速度等のパラメータを様々に変化させてシミュレーションを行い,安定したタッピングが行われる諸パラメータを検討した.3.マイクロ構造の振動挙動の観察マイクロカンチレバの衝突振動挙動の観察の準備段階として,上記1で開発した圧電駆動型ダイアフラムのマイクロ振動挙動をレーザドップラ振動計(分解能10nm,周波数応答100kHz)を用いて観察した.

This study で は light close to meet field working fruit を with い た super-high density optical デ ィ ス ク の open 発 を し scenarios, 圧 type electric 駆 powered の 読 み take り ヘ ッ ド を シ リ コ ン プ ロ セ ス を 応 with し た マ イ ク ロ マ シ を ン technology with い て cropping す る こ と を final purpose な と す る. の achievement this year を に す indicated below. 1. ク ラ ッ ク の no い high-performance 圧 electric film yesterday the の cropping annual シ リ コ ン プ ロ セ ス を 駆 make し て 圧 type electric マ イ ク ロ カ ン チ レ バ の open 発 を try み た が, 圧 electric film (PZT thin film) の exterior-interior に steamed し た upper electrodes, the lower electrode が ク ラ ッ ク を interface し て conduction し, コ ン デ ン サ tectonic に な ら Youdaoplaceholder0 と と う う problem point が occurrence た た This year は こ れ を ぐ proof for に PZT の accumulation を more Duan Jie で line う プ ロ セ ス を open 発 し た. こ の プ ロ セ ス は level 1 の PZT thin film を accumulation さ せ, hot line 処 reason を っ た, layer 2 を on layer 1 の に accumulation さ せ, hot line を い 処 manage, こ れ を Qiao り return す プ ロ セ ス で あ る. も し level 1 に ク ラ ッ ク が raw じ た と し て も , layer 2 の stacking line を う に repair さ れ る. 0.24 mu m ず つ の 5 layer stacking line を う こ と に よ り film thickness 1.2 mu m の ク ラ ッ ク が no い に success the PZT film の cropping し た. ま た マ イ ク ロ カ ン チ レ バ の system の preparation Duan Jie と し て, そ れ よ り cropping が easy な ダ イ ア フ ラ ム tectonic を シ リ コ ン プ ロ セ ス に よ り The production of する する とに とに was successful and た was successful.2. Fluid mechanics を consider し た conflict resolution vibration プ ロ グ ラ ム の open 発 プ ロ ー ブ メ モ リ で は, quiet like content を seaborne Cha う プ ロ ー ブ 顕 micromirror と different な り objects like seaborne が high-speed planning movement す る. こ の よ う な conditions で の プ ロ ー ブ ヘ ッ ド (マ イ ク ロ カ ン チ レ バ) の conflict line vibration analytical を う シ ミ ュ レ ー シ ョ ン プ ロ グ ラ ム を completed さ せ, カ ン チ レ バ サ イ ズ, カ ン チ レ バ と デ ィ ス ク と の friction coefficient, デ ィ ス ク の back planning speed の パ ラ メ ー タ を others 々 に variations change さ せ て シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, settle し た タ ッ ピ ン グ が line わ れ る the パ ラ メ ー タ を beg し 検 た. 3. マ イ ク 挙 の ロ structure vibration dynamic の 観 examine マ イ ク ロ カ ン チ レ バ の conflict Vibration dynamic の 挙 観 examine の prepare Duan Jie と し て, written 1 で open 発 し た 圧 type electric 駆 powered ダ イ ア フ ラ ム の マ イ ク ロ 挙 dynamic vibration を レ ー ザ ド ッ プ ラ vibration meter (decomposition to 10 nm, cycle for 応 answer 100 KHZ) を with い て 観 examine し た.

项目成果

S.Aoyagi (H.Miyoshi): "Preparation of a Highly Oriented PZT Thick Film by a Multi-Layer Formation Process and Fabrication of a Micro Ultrasonic Sensor"Technical Digest of the 17th Sensor Symposium 2000. Vol.1. 65-68 (2000)

S.Aoyagi (H.Miyoshi)：“通过多层形成工艺制备高取向PZT厚膜以及微型超声波传感器的制造”2000年第17届传感器研讨会技术文摘。Vol.1。

青柳誠司(中村裕): "多層成膜による高配向PZT薄膜の厚膜化"第18回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 1巻. 355-356 (2000)

Seiji Aoyagi (Yutaka Nakamura)：“通过多层沉积增厚高度取向的 PZT 薄膜”日本机器人学会第 18 届年会论文集，第 1. 355-356 卷（2000 年）。

青柳誠司(三好弘己): "マイクロ超音波センサの開発に向けたPZT薄膜の多段階プロセスによる厚膜化"マイクロメカトロニクス学術講演会(日本時計学会主催)講演論文集. (発表予定). (2000)

Seiji Aoyagi (Hiromi Miyoshi)：“通过多步骤工艺增厚 PZT 薄膜，用于开发微型超声波传感器”微机电一体化学术会议论文集（由日本钟表协会主办）（演讲预定）。 2000））

青柳誠司(三好弘己): "多層成膜による高配向性PZT薄膜の厚膜化とマイクロ超音波センサの構造作製"第17回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム講演概要集. 1巻. 11-11 (2000)

Seiji Aoyagi（Hiromi Miyoshi）：“通过多层沉积增厚高取向PZT薄膜和微超声波传感器结构的制造”第17届“传感器、微机械和应用系统”研讨会讲座摘要第1. 11 -11卷（2000年）。

青柳誠司(加藤元郎): "移動ロボット用マイクロアレイ超音波センサの開発"第18回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 1巻. 373-374 (2000)

Seiji Aoyagi（加藤元郎）：《移动机器人用微阵列超声波传感器的开发》日本机器人学会第18届学术会议论文集第1卷373-374（2000年）。