【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22TU0019
利用課題名 / Title
Development of Tactile device and piezoelectric film deposition
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials
キーワード / Keywords
触覚デバイス,圧電膜,MEMS加工,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,スパッタリング/Sputtering,リソグラフィ/Lithography,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,アクチュエーター/ Actuator,MEMSデバイス/ MEMS device,セラミックスデバイス/ Ceramic device,ウエアラブルデバイス/ Wearable device
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
曽根 順治
所属名 / Affiliation
東京工芸大学 工学部 工学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
森山雅昭
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術相談/Technical Consultation
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TU-051：ミカサ スピンコータ
TU-052：アクテス スピンコータ#1
TU-056：両面アライナ
TU-058：マスクレスアライナ
TU-201：DeepRIE装置#1
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
メタバースの実現においては、触覚技術は重要であり、高精度な情報提示の必要があるが、MEMS技術は活用されていない。所属大学では、コンピュータシミュレーションを活用した設計や特性解析を行っており、設計したデバイスを作製するために、ナノテクノロジープラットフォームの機器を使用した。本年度はデバイスの試作を実施した。
実験 / Experimental
2回の試作を実施した。1回目は、圧電膜の下部電極を、圧電膜成膜の前にパターニングして、MEMSデバイスを作成した。2回目は、圧電膜の下部電極を、圧電膜成膜の後にパターニングして、MEMSデバイスを開発した。
主要な作成工程は、下部電極の白金膜をスパッタする。その上に、圧電膜を成膜する。圧電膜を所定の領域にエッチングにより、形状を成形し、その上に、上部電極の白金膜をパターニングと成膜が同時に行えるリフトオフ加工で成膜する。最後は、背面より、ダイアフラムを形成する方法を用いた。特性の測定は、ファンクションジェネレータで生成したサイン波を圧電アンプで増幅して、各アクチュエーターに印加し、そこから発生した音波をマイクロフォン（80 kHz最高レンジ）で測定した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1は、圧電膜の下部電極を、圧電膜成膜の前にパターニングした場合の、試作デバイスの写真を示す。図からわかるように、配線部の酸化シリコンに鉛がドープされて、変色している。図2は、圧電膜の下部電極を、圧電膜成膜の後にパターニングした場合の、試作デバイスの写真を示す。図より、配線電極と下部のグランド電極間が、酸化シリコンで、絶縁されている。その結果、試作1回目のデバイスは、電流がリークして、MEMSダイアフラムの共振周波数まで駆動できなかった。しかし、試作２回目のデバイスは、MEMSダイアフラムの共振周波数まで駆動できた。また、試作２回目のデバイスは±6 Vの定電圧でも駆動できた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Photograph of first fabrication.
Fig. 2 Photograph of second fabrication.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・参考文献 森山雅昭, 川合祐輔, 田中秀治, 江刺正喜, RF-MEMSスイッチのための低電圧駆動薄膜PZT積層アクチュエータ, 電気学会論文誌 E 132(9) 282-287 2012年
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 超音波触覚デバイスの開発 曽根 順治, ハプティクス研究委員会 第30回研究会 (2023/03/07)
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：1件