SAMURAI - NIMS Researchers Database

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研究内容

Keywords

Semiconductor Diamond, MEMS/NEMS, electronics, photoelectronics, devices physics

Novel MEMS/NEMS devices, Sensors, Field-effect transistors, Detectors, Devices Physics

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

論文
書籍

所属学会

応用物理学会, ニューダイヤモンドフォーラム

受賞履歴

  • Outstanding poster award, 2nd conference on NDNC2008 (New Diamond and Nano Carbons) ()
電子・光機能材料研究センター
タイトル

ダイヤモンドMEMSと半導体電子デバイス及びその集積化

キーワード

ダイヤモンド,MEMS,半導体電子デバイス

概要

ダイヤモンドはSi, GaN, やSiCなどの実用化済み半導体材料の物性値を凌駕し、Microelectromechanical system (MEMS) 或いは電子デバイスへの応用において圧倒的に高い素子性能が期待できる究極的半導体材料である。既存の半導体材料は実現不可能と思われる高感度・高信頼性MEMSセンサ(磁気、温度、振動、加速度など)、高周波数機械振動子および高温・高圧・極限環境に耐える電子デバイスへの応用を期待している。本研究は、高品質ダイヤンモンドのCVD成長、MEMSデバイスおよび光・電子デバイスに関する研究開発に従事している。

新規性・独創性

先駆けて単結晶ダイヤモンドMEMS分野の開拓
室温で最高品質因子、高信頼性を持つダイヤモンドMEMS振動子の研究開発
集積化ダイヤモンドMEMSチップの研究開発
n型ダイヤモンドのトランジスタの実証

内容

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単結晶ダイヤモンドMEMSバッチ製造、最高温度MEMS磁気センサ、アクチュエータ、MEMS応用など数多く最先端の研究成果を生み出した。
(i) 品質因子として最高レベル(Q値100万以上)のダイヤモンドカンチレバーの開発に成功し、その機械エネルギー損失機構解明から理論的にダイヤモンドMEMSの優位性を示した。
(ii) 世界で初めて電気信号で駆動する単結晶ダイヤモンドMEMSチップの開発に成功した。単結晶ダイヤモンドMEMSチップを実際に動作させたところ、高感度、低動作電圧、高温動作(600℃)などにおいて優れた特性を示した。
(iii) さらに、高温動作(500℃)可能で且つ高い磁気感度(10nT/Hz0.5)を持つダイヤモンMEMS磁気センサを開発した。
本成果は耐磨性走査型顕微鏡プローブと内燃機関、石油、鉱物探索、原子炉の材質劣化診断、宇宙利用など過酷な環境下における磁気センシングに応用されることが期待できる。

n型ダイヤモンド半導体デバイスとCMOS回路の開発に挑戦し、世界で初めてダイヤモンドn型電子デバイスMOSFETとMESFETの開発に成功した。

まとめ

ダイヤモンドMEMSセンサーは、他の半導体よりもはるかに高い信頼性と感度を備えていることが実証されている。ダイヤモンドMEMS(カンチレバーなど)の作製プロセスは再現性が高く、制御ができ、ハイエンドセンシングへの応用が期待されている。

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