ナノメカニカル・単電子トランジスタによるナノセンシング

使用纳米机械/单电子晶体管的纳米传感

• 批准号: 19360037
• 负责人: 小野 崇人
• 金额: $ 11.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19360037/
• 关键词: 磁気共鳴力顕微鏡; マイクロマシニング; 単電子トランジスタ; 変位センサ; ナノマシニング; ピエゾ抵抗; 熱機械ノイズ; ナノイメージング

単電子トランジスタを利用した変位センサを集積化したナノメカニカル・プローブを用いて核磁気共鳴をナノスケールで検出し、タンパク質などの構造を3次元で観測する顕微鏡を開発する。この力検出型の核磁気共鳴検出では、熱による機械振動を抑えるため、センサを低温に冷やす必要がある。このため、低温で高感度なエレクトロメーターである単電子トランジスタを変位センサとして組み込んで、高分解能の磁気共鳴イメージングを実現する。ナノ構造の加工技術とナノ構造における特異な力学現象を利用し、高感度なプローブを開発することを目標とする。磁気共鳴の検出では、きわめて小さな力を検出するため、極低温に冷却して熱による機械振動(熱機械ノイズ)を低減することが必要不可欠である。同時に、極低温で動作する高感度の変位センサを集積化する必要がある。通常のICのアンプを集積化したり、装置内に設置したりする場合、半導体素子は低温で絶縁性になり動作しなくなる。そこで、極低温でも動作する単電子トランジスタをもちいた極めて高感度の変位センサを集積化した構造を作製した。単電子トランジスタをナノメカニカル構造に集積化する作製方法を開発した。一方、機械的振動子の非線形性を利用すると、振動子の位相ノイズを低減できることを見出し、その基礎的な実験を進めた。また、将来センサを空気中で動作させるさいに重要となる振動損失を評価する方法を開発した。また、単電子トランジスタの代わりにピエゾ抵抗型センサでナノメカニカルセンサの変位を検出できる振動子を作製した。

単 electronic ト ラ ン ジ ス タ を using し た - a セ ン サ を set product change し た ナ ノ メ カ ニ カ ル · プ ロ ー ブ を with い て nuclear magnetic 気 resonance を ナ ノ ス ケ ー ル で 検 し, タ ン パ ク qualitative な ど の tectonic を 3 dimensional で す 観 test る 顕 micromirror を open 発 す る. こ の force type 検 out の nuclear magnetic 気 resonance 検 out で は, hot に よ る を mechanical vibration suppression え る た め, セ ン サ を low temperature cold に や す necessary が あ る. こ の た め, low temperature で Gao Gan degrees な エ レ ク ト ロ メ ー タ ー で あ る 単 electronic ト ラ ン ジ ス タ を - a セ ン サ と し て group み 込 ん で, high decomposition can の 気 magnetic resonance イ メ ー ジ ン グ を be presently す る. ナ ノ tectonic の processing technology と ナ ノ tectonic に お け な mechanics phenomena る を using し, Gao Gan な プ ロ ー ブ を open 発 す る こ と を target と す る. Magnetic 気 resonance の 検 out で は, き わ め て small さ な force を 検 out す る た め, extremely low temperature cooling し に て hot に よ る mechanical vibration (thermal mechanical ノ イ ズ) を low cut す る こ と が need not owe で あ る. At the same time, に, extremely low temperature で action する, high sensitivity <s:1> displacement セ, <s:1> サを accumulation する is necessary がある. Usually の IC の ア ン プ を set product change し た り に set inside, device し た り す る occasions, semiconductor element は に low-temperature で never try な り action し な く な る. そ こ で, extremely low temperature で も action す る 単 electronic ト ラ ン ジ ス タ を も ち い た extremely め て の Gao Gan degrees - a セ ン サ を set product change し た し the tectonic を cropping た. Youdaoplaceholder0 electronic トラ トラ ジスタをナノメカニカ ジスタをナノメカニカ に construction に integration する fabrication method を development た. One party, mechanical vibration of の nonlinear を using す る と, vibration の phase ノ イ ズ を low cut で き る こ と を see し, そ の based な be 験 を into め た. ま た, future セ ン サ を empty 気 で action さ せ る さ い に important と な る を vibration loss evaluation 価 す る method を open 発 し た. ま た, 単 electronic ト ラ ン ジ ス タ の generation わ り に ピ エ ゾ resistant セ ン サ で ナ ノ メ カ ニ カ ル セ ン サ の - a を 検 out で き る を son vibration system し た.

项目成果

Study on the noise of silicon capacitive resonant mass sensors in ambient atmosphere

硅电容谐振质量传感器环境大气噪声研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Applied Physics 102
• 作者: 小林公一;田中伸明;小田川健一;佐藤卓;坂本信;田邊裕治;大森豪;古賀良生;S-J Kim
• 通讯作者: S-J Kim

imaging of acoustic pressure radiation from vibrating microstructure in atmosphere using thermal microprobe

使用热微探针对大气中振动微结构的声压辐射进行成像

• 发表时间: 2007
• 期刊: Applied Physics Letters 90
• 作者: T.Minamikawa;T.Araki;M.Hashimoto;Norimichi Tsumura;T. Ono
• 通讯作者: T. Ono

MICROPROBE INTEGRATED WITH SINGLE-ELECTRON TRANSI STOR FOR MAGNETIC RESONANCE FORCE MICROSCOPY

与单电子晶体管集成的用于磁共振力显微镜的显微镜

• 发表时间: 2007
• 作者: 南川丈夫;荒木勉;橋本守;Y. Doi and K. Yoshimura;岡田英史;Suk-Ho Song
• 通讯作者: Suk-Ho Song