マイクロ・ナノメカニカルシステムの高周波デバイス応用

微纳机械系统高频器件应用

• 批准号: 04F04294
• 负责人: 年吉 洋
• 金额: $ 1.54万
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04F04294/
• 关键词: マイクロマシン; マイクロマシニング; MEMS; RF-MEMS; 電界放出; 高周波; マイクロマシ

本研究の目的は、シリコンマイクロマシニング技術によって高速で振動する微小な機械的振動子を製作し、その振動を真空電界放出現象の電子によって検出する方法を確立することにある。また,研究の応用先として、高周波無線通信用の高Q値周波数フィルタを想定している。2005年度は、(1)電界放出電流を安定に測定するための周辺回路の構成、(2)シリコン基板中への漏れ電流を低減するためのマイクロ構造の設計手法の確立、(3)マイクロ振動子による電界放出電流の変調の測定の3点を重点的に検証した。まず、(1)の電界放出電流の計測に関しては、デバイスを収納した超高真空装置に高耐圧・高アイソレーションのフィードスルー(特別設計品)を取り付け、その端子と市販の半導体パラメタアナライザとの間に測定環境の電磁ノイズが乗らないように配線を接地した。使用装置には、アノード、カソードそれぞれに±200Vまでの高電圧を印加でき、かつ、数十pA程度の微小な電流を計測できるものを使用した。(2)に関しては、シリコン酸化膜によって絶縁されているマイクロ構造間のリーク電流(数nm)が問題になったために、隣接するパターン間にシールド電極を挿入し、かつ、金属被覆工程(スパッタ)の回り込みを抑制できるパターン構成を考案した。(3)に関しては、電界放出電流の再現性が不十分ではあるが、静電アクチュエータ型の振動子の動きによって電流強度に変調が掛かる様子を観察することができた

本研究的目的是利用硅微加工技术制造出高速振动的微小机械振荡器，并建立一种利用真空场发射产生的电子来检测振动的方法。此外，作为研究的应用，我们正在设想用于高频无线通信的高 Q 值频率滤波器。 2005年，我们重点关注（1）配置外围电路以稳定测量场发射电流，（2）建立微结构设计方法以减少进入硅基板的漏电流，以及（3）微振动我们重点关注三点来验证测量。电子束对场发射电流的调制。首先，对于（1）中的场致发射电流的测量，将高电压、高隔离馈通（专门设计的产品）连接到容纳该装置的超高真空设备，并将端子连接到市售的半导体接线接地，以防止测量环境中的电磁噪声进入两者之间。所使用的设备能够向阳极和阴极施加高达±200V的高电压，并且能够测量约几十pA的微小电流。关于（2），由于由氧化硅膜绝缘的微结构之间的漏电流（几纳米）成为问题，因此在相邻图案之间插入屏蔽电极，并使用金属涂覆工艺（溅射）设计了一种图案构造。可以抑制环绕。关于(3)，虽然场致发射电流的再现性不够，但我们能够观察静电致动器型振动器的移动如何调制电流强度。

项目成果

Time dependence of field-emission current for silicon RF-MEMS applications

硅 RF-MEMS 应用场发射电流的时间依赖性

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc. 32nd Int. Conf. on Micro- and Nano-Engieering 2006 (MNE 2006), Barcelona, Spain, Sept. 17-20, (oral 3A-3)
• 作者: K.Yamashita;W.Sun;B.Charlot;K.Kakushima;H.Fujita;H.Toshiyoshi
• 通讯作者: H.Toshiyoshi

An RF-MEMS Device with a Lateral Field-Emission Detector

具有横向场发射探测器的 RF-MEMS 器件

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc. The 18th Int. Vacuum Nanoelectronics Conference 10-14 July 2005, St. Catherine's College, Oxford, UK.
• 作者: Kiyotaka Yamashita;Winston Sun;Kuniyuki Kakushima;Hiroyuki Fujita;Hiroshi Toshiyoshi
• 通讯作者: Hiroshi Toshiyoshi

A LATERAL FIELD-EMISSION RF MEMS DEVICE,

横向场发射 RF MEMS 器件，

• 发表时间: 2005
• 期刊: The Croucher Foundation Advanced Study Institute (ASI) "Frontier Research on Nano-mechanics", May 17 - 20, 2005, Hong Kong. univ, Hong Kong.
• 作者: Winston Sun;Kiyotaka Yamashita;Kuniyuki Kakushima;Hiroyuki Fujita;Hiroshi Toshiyoshi
• 通讯作者: Hiroshi Toshiyoshi

高周波MEMS応用のための微小真空管製作

用于高频 MEMS 应用的微型真空管生产

• 发表时间: 2005
• 期刊: 平成17年電気学会全国大会, 徳島大学常三島キャンパス, 2005年3月17日
• 作者: 山下清隆;SUN Winston;角嶋邦之;藤田博之;年吉洋
• 通讯作者: 年吉洋

A LATERAL FIELD-EMISSION RF MEMS DEVICE

横向场发射 RF MEMS 器件

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc. 13th Int. Conf. on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems, June 5 - 9, 2005, Seoul, Korea.
• 作者: Kiyotaka Yamashita;Winston Sun;Kuniyuki Kakushima;Hiroyuki Fujita;Hiroshi Toshiyoshi
• 通讯作者: Hiroshi Toshiyoshi