PZT薄膜を搭載した圧電検出・駆動型ダイヤモンドAFMプローブの開発

开发配备PZT薄膜的压电检测/驱动型金刚石AFM探针

基本信息

批准号：
11750197
负责人：
柴田隆行
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hokkaido 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

项目摘要

本研究では"ナノ計測一体型超微細加工システム(Smart Nano-Machining and Measurement System)"の開発に必要不可欠な"圧電検出・駆動型ダイヤモンドAFMプローブ"の開発を行った。得られた成果は以下のとおりである。1.ダイヤモンドAFMプローブの開発(1) ダイヤモンド薄膜の選択成長法によるパターニングと異方性エッチングによるSiモールドを利用することによって、ダイヤモンドAFMプローブを作製した。さらに、インサート材料としてアルミニウム薄膜を用いたダイヤモンド薄膜とパイレックスガラスの陽極接合技術を開発し、ダイヤモンドプローブ上に支持部となるガラス小片を陽極接合することによって、Siウエハ上に一括生産可能なプロセスを確立した。(2) 有限要素法を用いて最適なばね定数を持つプローブ形状(V 字型カンチレバー)を設計し、ばね定数1N/m、6N/mの2種類のダイヤモンドプローブを作製した。(3) 作製した上記(2)のダイヤモンドプローブによってAFM計測が可能であることを確認した。2.PZT圧電薄膜によるアクチュエータおよび微小力センサの開発(1) マグネトロンスパッタリング法によって圧電定数の高いPZT薄膜を形成するための成膜条件およびアニール条件を明らかにした。昇温速度10℃/sでN_2雰囲気および大気中でアニールを行うことによって約95pC/Nと高い圧電定数を持つPZT薄膜の形成を可能とした。(2) SF_6ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)によってPZT薄膜のパターニング技術を確立した。(3) ダイヤモンドAFMプローブに搭載した場合のセンサ(変位量-発生電荷の関係)およびアクチュエータ(印加電圧-変位量の関係)としての性能を有限要素法によって解析した。

在这项研究中，我们开发了一种“ piletelettelettion /驱动的钻石AFM探针”，这对于开发“智能纳米辅助和测量系统）至关重要。获得的结果如下。 1。钻石AFM探针（1）钻石AFM探针的开发是通过使用钻石薄膜选择和生长方法和各向异性蚀刻的Si模具创建的。此外，使用薄铝膜和Pyrex Glass Geomolary连接技术作为插入材料的钻石薄膜，以及可以通过在钻石探针上的钻石探头上收集玻璃小块来在Si Wafer上集体生产的过程。（2）使用有限元方法设计了具有最佳油炸导航的探针形状（V形悬臂），并创建了两种类型的钻石探针，一个弹簧常数1N/m和6n/m。（3）可以通过上述钻石探针确认AFM测量可以进行（2）。 2。通过PZT piletelone薄膜开发执行器和微功能传感器（1）通过Magnetronon Patenting方法阐明了膜形成条件和用于形成具有高压电常数的高PZT薄膜的ANEAL条件。通过在10°C/s和大气中进行N_2大气，可以使用高压电常数为95％/N的PZT薄膜。（2）使用SF_6气体的反应性离子蚀刻（RIE）建立了PZT薄膜图案技术。（3）分析传感器（位移生成电荷之间的关系）和执行器之间的关系（在钻石AFM探测器中安装时，施加的电压解散之间的关系（所施加的电压解散之间的关系）进行了分析。