磁気歪み効果もつ薄膜材料を利用したマイクロマシンシステムの基礎研究

利用磁致伸缩效应薄膜材料的微机械系统基础研究

基本信息

批准号：
09875085
负责人：
平本俊郎
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 Exploratory Research
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,磁気歪み効果を有する薄膜材料を利用したコンタクトレスの新しいマイクロマシンシステムを構築するための基礎研究を行った.近年,マイクロマシンの研究の進展は目覚ましく,さまざまな方法で微細アクチュエータが試作されているが,コンタクトが不必要なアクチュエータの開発が強く求められている.磁気歪み効果とは,磁場によって材料が伸び縮みする性質のことである.磁場を一様に印加すれば,この効果はコンタクトレスのマイクロマシンに応用が可能であり,将来の重要なマイクロマシン技術となるポテンシャルを秘めている.本研究では,磁気歪み薄膜材料とシリコンVLSI技術を組み合わせた新しいマイクロマシンシステムの構築を目標とした.本実験では,磁気歪み効果を利用したアクチュエータとして,単結晶Siのカンチレバ-上に磁気歪み薄膜を堆積した構造を用いた.磁場を印加すると薄膜のみが磁気歪み効果で伸張するので,カンチレバ-は下方向に曲がる.従って磁場をカンチレバ-の共鳴振動数で印加すると,カンチレバ-は磁場の大きさに比例した振幅で振動する.磁気歪み効果をもつ材料としては,(Tb0.27Dy0.73)Fe合金を用いた.この組成のバルク材料をターゲットとして用い,スパッタリング法で薄膜を堆積させた.まずはシリコンの棒状のバルク結晶(長さ数ミリ)に薄膜を堆積し,磁場を印加してその曲がり具合を評価することにより,磁気歪み薄膜の歪み率を測定した.一方,Siプロセスとの互換性を得るため,スパッタ薄膜のドライエッチングプロセスを確立した.また,スパッタ後の熱処理等のプロセスによる磁気歪み率等への影響を詳細に評価し,Siプロセスとの整合性を検討した.以上の方法により,シリコンカンチレバ-が磁場により振動することを確認した.これらの基礎データを用いて,マイクロアクチュエータを集積したマイクロメカトロニクスシステムに応用していく予定である.

在这项研究中，我们进行了基础研究，以使用具有磁截图效果的薄膜材料构建一种新的非接触式微电系统。近年来，微电学研究非常出色，精细的执行器以各种方式进行了原型，但是对不需要接触的执行器的发展有很强的需求。磁结构效应是指材料由于磁场而膨胀和合同的特性。如果磁场均匀地应用，则该效果是接触式效应。可以将其应用于微型机器，并有可能在未来成为重要的微电技术。在这项研究中，目的是建立一个新的微电系统，该系统将磁性薄膜材料与硅VLSI技术相结合。在此实验中，将磁刻板薄膜沉积在单晶Si的悬臂上，作为使用磁刻度效应的执行器。当应用磁场时，仅由于磁性效果而延伸薄膜，因此悬臂降低。因此，当以悬臂的谐振频率施加磁场时，悬臂以与磁场大小成正比振动。作为具有磁曲效果的材料，使用了FE合金。该组成的大量材料被用作靶标，并通过溅射沉积薄膜。首先，将薄膜沉积在硅的杆形散装晶体上（长度几毫米），并应用了磁场来评估弯曲状态，并获得了磁刻曲的薄膜的失真速率。のです。英语：另一方面，为了获得干燥的薄膜，以使其兼容，以便获得薄膜的兼容。另外，详细评估了溅射后热处理对磁失真率等过程的影响，并检查了与SI过程的兼容性。使用上述方法，可以证实硅悬臂由于磁场而振动。使用这些基本数据，我们计划将其应用于集成微型散热器的微技术系统。