【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.17】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24KT2559

利用課題名 / Title

Fabrication and Application of Diamond Nanoresonator Devices

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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

ダイヤモンド,電界電子放出,電子線リソグラフィ/ EB lithography,MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device,スパッタリング/ Sputtering,膜加工・エッチング/ Film processing/etching,ボンディング/ Bonding

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)

Banerjee Amit

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

鈴木翼

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

江崎　裕子,諫早　伸明,井上　良幸

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-101：高速高精度電子ビーム描画装置
KT-202：多元スパッタ装置（仕様Ｂ）
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-218：レーザダイシング装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

電界電子放出電流によるダイヤモンドNEMS共振器の共振検出に向けて、ナノギャップによって隔てられたNEMS共振器とエミッタ電極の作製を試みた。NEMS共振器とエミッタ電極にバイアス電圧を付加することでナノギャップに電界電子放出電流が流れる。近傍の固定電極に交流電圧を付加することで、静電力によって共振器が振動しナノギャップ間隔が周期的に変化する。電界電子放出電流はナノギャップ間隔に依存するため共振器の振動を電流の変化として検出できる。

実験 / Experimental

デバイスは2μmの厚さのダイヤモンド層、1μmのシリコン酸化膜、約400μmのシリコン層からなるDOIウエハから作成する。デバイスは電子線リソグラフィー（高速高精度電子ビーム描画装置：KT-101）、スパッタリング（多元スパッタ装置（仕様Ｂ）：KT-202）による金属成膜及びリフトオフ法によってパターニングされる。酸素プラズマによってダイヤモンド層をエッチングした後、犠牲層エッチング（シリコン酸化膜犠牲層ドライエッチングシステム：KT-212）によって共振器のリリースを行った。また、レーザーダイシング（KT-218）を用いてDOIウエハの切断を試みた。

結果と考察 / Results and Discussion

電子戦リソグラフィーによって200nm-1μmの太さの共振器、100nm-300nmのギャップ構造のパターニングの結果を図1に示す。共振器のパターンは目標の寸法より約50nm増加していた。またそれに伴いナノギャップはリフトオフで除去しきれなかった金属膜によってふさがっている状態だった。残留した金属膜はエッチングで除去された。犠牲層エッチング後のデバイスを図2に示す。固定電極とNEMS共振器の間のみ周囲と色が異なっており、共振器はリリースされていなかった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　デバイスパターニング　(a)共振器(b)ナノギャップ

図2　犠牲層エッチング後のNEMS共振器デバイス

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