【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22KT1199
利用課題名 / Title
へき開ナノギャップ物性計測MEMSデバイス
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
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）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
リソグラフィ・露光・描画装置,ナノギャップ,電界電子放出,膜加工・エッチング/Film processing and Etching,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,EB,3D積層技術/ 3D lamination technology
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)
廣谷 潤
所属名 / Affiliation
京都大学 大学院工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
安倉祐樹
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
KT-203：電子線蒸着装置
KT-212：シリコン酸化膜犠牲層ドライエッチングシステム
KT-234：深堀りドライエッチング装置（１）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
平行平滑かつ大面積であり、ギャップ間隔を制御可能なナノギャップの作製およびその特性評価を目指して、単結晶シリコンのへき開を利用したナノギャップの創製、間隔制御、特性評価が可能なMEMSデバイスを開発している。デバイスは外部から引張力を印加することでギャップを創製でき、ギャップ間隔制御やギャップ間への電圧印加、ギャップ間の電流測定が行える。
実験 / Experimental
Fig.1 はデバイスの模式図であるへき開のための引張力は外部の圧電アクチュエータからピンを介して印加する。デバイス層は深堀りドライエッチングで加工し、シリコン酸化膜犠牲層ドライエッチングシステムを用いて可動部をリリースした。
SEM(走査電子顕微鏡)内部においてへき開によりナノギャップを創製する。その後ギャップ間に電圧を印加し、その間の電流を測定した。アクチュエータによりデバイスの可動部を駆動し、ギャップ間隔を変更しながら測定を繰り返した。
結果と考察 / Results and Discussion
デバイスには金層の残留応力による反りがあり、静電アクチュエータによる駆動および変位センサによる変位検出は行えなかった。またSEM内部においてへき開を起こした後、デバイスのフック部に破壊が生じてしまったためギャップは接触した状態から動かすことができなかった。ギャップ面が接触した状態での電流測定結果をFig.2に示す。測定はギャップ間の電圧を徐々に大きくすることで行い、それを5回繰り返した。図中の青い点が1回目の結果、他の点が2回目以降の結果である。このグラフから、1回目の測定の終了時にギャップのプルインが生じたことが示唆される。そのため、正確な測定のために測定方法を再検討する必要がある。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Schematic of device
Fig. 2 Measurement result
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件