励振とトンネル検出用のナノ位置決めアクチュエータを組み込んだRFナノ電気機械システム

射频纳米机电系统采用纳米定位执行器进行激励和隧道检测

基本信息

批准号：
03F03792
负责人：
藤田博之
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、近年急速な発展を遂げているマイクロマシーニング技術を用いて10〜100ナノメートル級寸法のシリコン振動子を作り、高性能無線送信機に必要なGHz帯の共振周波数の実現を目的に行った。(1)マイクロマシーニング技術は、10nmを切る立体微細加工ができるため、高い共振周波数を持つ微小共振子を作ることができる。また、静電駆動用のギャップを数10nm程度に縮めることで、高周波回路の低電圧を加えただけで励振を行えるようにできる。刃形の共振子を作り、静電駆動とヘテロダイン検出を用いて、基本共振周波数1.1GHz、第2次共振周波数2.5GHzを実測した。(2)一方、振動子を小型化すると振動振幅も小さくなり、検出方法が問題となる。まず、非接触モードのAFM(原子間力顕微鏡)を用いた振動検出を試みた。やや低い共振周波数(〜6.35MHz)を持つ共振子を用い、振動振幅対周波数特性や、振動振幅対駆動電圧特性を感度良く評価できることを示した。(3)次に、真空トンネル電流が0.1nm程度のギャップ変化に応じて一桁増減する現象に着目し、既に実証済みのマイクロマシン応用トンネル電流センサを適用することで、超高感度の振動検出の実現を試みた。SOI基板に電子ビーム露光と光露光を組み合わせたパターニングを行い、振動子構造、静電駆動電極、トンネル電流検出用探針およびトンネルギャップ制御用マイクロアクチュエータを1チップに集積したデバイスを作製した。本デバイスを超高真空の透過電子顕微鏡に入れ、動作をビデオ画像として捕えて解析したところ、nm級の変位制御が可能であることが分かった。

进行了这项研究是为了创建使用微加工技术的10-100纳米类尺寸的硅换能器，该技术近年来一直在迅速发展，并实现GHz频段中的共振频率，这对于高性能无线电发射机是必不可少的。（1）微加工技术允许在小于10 nm的温度下执行3D微加工，从而可以创建具有高共振频率的微孔子。此外，通过将静电驾驶的间隙减少到约几十nm，可以通过施加高频电路的低压来进行激发。创建了叶片形的谐振器，并使用静电驱动和异差检测，基本共振频率为1.1 GHz，实际上测量了第二个谐振频率。（2）另一方面，振动器的微型化降低了振动幅度，这对检测方法产生了问题。首先，使用非接触模式AFM（原子力显微镜）尝试振动检测。使用具有较低谐振频率的谐振器（最高6.35MHz），已经表明，振动振幅与频率特性与振动振幅与驱动电压特性可以高灵敏度评估。（3）接下来，我们专注于真空隧道电流在响应于约0.1 nm的间隙变化时，真空隧道电流增加或减小，并试图通过施加已证实的Microchare Applied Tunnel电流传感器来实现超高的灵敏度振动检测。通过在SOI底物上结合电子束暴露和光学暴露来制造设备，并制造了一个设备，其中将传感器结构，静电驱动电极，隧道电流检测探针和隧道间隙控制微型蒸煮器集成在一个芯片上。当将设备放置在超高真空传输电子显微镜中时，通过将操作作为视频图像来分析设备，发现纳米级级位移控制是可能的。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

1.1 GHz Silicon blade nano-electromechanical resonator featuring 20 nm gap lateral transducers

1.1 GHz 硅片纳米机电谐振器，具有 20 nm 间隙横向换能器

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proc. of the 18th International IEEE Micro Electro Mechanical Systems Conference, Miami, Jan.30- Feb.03, POSTER
影响因子：
0
作者：
V.AGACHE;B.LEGRAND;D.COLLARD;H.FUJITA;L.BUCHAILLOT
通讯作者：
L.BUCHAILLOT

Fabrication and characterization of 1.1 GHz blade nano-electromechanical resonator

1.1 GHz 叶片纳米机电谐振器的制造和表征

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Applied Physics Letters Vol.86,No.21(論文番号)
影响因子：
0
作者：
V.Agache;B.Legrand;D.Collard;H.Fujita;L.Buchaillot
通讯作者：
L.Buchaillot

Characterization of vertical vibration of electrostatically actuated resonators using Atomic Force Microscope in Non-Contact mode

使用原子力显微镜在非接触模式下表征静电驱动谐振器的垂直振动

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Transducers'05,Seoul,Korea,June 5-9,2005 Vol.1
影响因子：
0
作者：
V.Agache;B.Legrand;K.nakamura;H.kawakatsu;L.Buchaillot;H.Toshiyoshi;D.Collard;H.Fujita
通讯作者：
H.Fujita