日機連 15 先端－5平成１５年度新機能性材料の NEMS への展開報告書

平成１６年３月社団法人 日 本 機 械 工 業 連 合 会財団法人 マイクロマシンセンター「新機能性材料の NEMS への展開に関する調査研究事業報告書」目序
序事業運営組織目 次総 論次

ⅰ～ⅴ本 編はじめに・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1第１章 調査研究の概要 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2１．１ 調査研究の目的・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2１．２ 調査研究の体制・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2１．３ 調査研究の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3１．４ 実施結果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4１．４．１ 次世代 MEMS/NEMS に期待される新機能性材料・・・・・・・・・ 4１．４．２ 次世代 MEMS/NEMS に期待される新機能性材料の加工・・・・・・ 7１．４．３ 新機能性材料を必要とする MEMS/NEMS の応用・・・・・・・・・ 8１．４．４ 新機能性材料の NEMS への展開を促進するための提言・・・・・・・ 11第２章 次世代 MEMS/NEMS に期待される新機能性材料の調査研究・・・・・・・・２．１まえがき・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．２カーボンナノチューブ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．３フラーレン・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．４ナノメタル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．５ナノセラミックス・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．６ナノガラス・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．７ナノ粒子（ナノクラスター）・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．８フォトニック結晶・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．９ナノポア材料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．１０生体高分子・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．１１強誘電体・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．１２low-k 材料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．１３スピントロニクス材料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．１４導電性ポリマー・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．１５超塑性材料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．１６圧電材料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．１７超磁歪材料・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．１８形状記憶合金・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．１９自己組織化膜・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２．２０まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

13
13
14
18
21
25
28
30
33
37
40
47
50
52
56
60
63
66
697277第３章 次世代 MEMS/NEMS に期待される新機能性材料の加工に関する調査研究・・３．１ まえがき・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．２ リソグラフィ技術 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．２．１ フォトリソグラフィ技術・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．２．１．１ EUV リソグラフィ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

80
80
818181３．２．１．２ EB リソグラフィ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．２．１．３ X 線フォトリソグラフィ・・・・・・・・・・・・・・・・・３．２．２ プローブナノリソグラフィ技術・・・・・・・・・・・・・・・・・３．２．２．１ プローブ陽極酸化加工・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．２．２．２ ディップペンナノリソグラフィ・・・・・・・・・・・・・・３．２．３ ナノインプリンティング技術・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．２．３．１ ナノインプリント・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．２．３．２ ソフトリソグラフフィ・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．２．３．３ LISA(Lithographically induced self-assembly)・・・・・・・３．３ エッチング技術・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．３．１ ビーム加工・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．３．２ プラズマ加工・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．４ 堆積技術・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．４．１ 気相成膜法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．４．２ 液相法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．４．３ 特殊堆積技術 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．５ 研磨・切削・メッキ・乾燥・接合加工技術・・・・・・・・・・・・・・・３．５．１ 研磨・切削加工技術・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．５．１．１ EEM(Elastic Emission Machining)法・・・・・・・・・・・３．５．１．２ 超純水電気化学的加工法・・・・・・・・・・・・・・・・・３．５．１．３ プラズマ CVM(Chemical Vaporization Machining)法・・・・３．５．１．４ 原子間力顕微鏡(AFM)機構を利用した極微小切削加工法・・・３．５．２ メッキ・乾燥・接合加工技術・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．５．２．１ 無電解メッキ法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．５．２．２ 超臨界乾燥法・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．５．２．３ 表面活性化接合(Surface Activated Bonding:SAB)法・・・・・３．６ バイオ・化学を応用した加工技術・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．６．１ ＤＮＡ・セルフアセンブル分子を利用した加工・・・・・・・・・・３．６．２ ＤＮＡ・蛋白チップアレイの作製技術・・・・・・・・・・・・・・３．６．３ バイオミメティック構造の作製・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７ ナノ細線・ナノチューブの加工技術・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７．１ ナノチューブ・ナノ細線の作製方法・・・・・・・・・・・・・・・３．７．１．１ カーボンナノチューブ(Carbon Nanotubes,CNTs)の合成・・・３．７．１．２ CNTs の径の制御・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７．１．３ CNTs 以外のナノチューブの合成・・・・・・・・・・・・・３．７．１．４ ナノワイヤの作製方法・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７．２ 機能性を発現するための加工方法・・・・・・・・・・・・・・・・３．７．２．１ CNTs の配向・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７．２．２ CNTs の分離・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７．２．３ ピーポッドの作製・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７．２．４ CNTs の磁気特性加工・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７．２．５ CNTs の化学修飾・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７．３ ナノデバイス・ナノ電気機械に応用するための加工・・・・・・・・３．７．３．１ 半導体ナノワイヤ超格子・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７．３．２ CNTs の接合構造形成・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．７．３．３ CNTs プローブの作製・・・・・・・・・・・・・・・・・・３．８ まとめ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

82
83
84
84
86
87
87
88
89
93
9396100100102104107107107108109109111111112113115115117119122122122123123124125125125125126126126127127
127130第４章 新機能性材料を必要とする MEMS/NEMS 応用に関する調査研究・・・４．１ まえがき・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

131131４．２ 実用化段階にある MEMS における材料応用技術・・・・・・・・・・・４．２．１ 光 MEMS・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．２．２ RF-MEMS・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．２．３ 圧力センサ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．２．４ 加速度センサ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．２．５ ジャイロ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．２．６ 流量センサ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．３ 研究開発段階にある MEMS/NEMS における材料応用技術・・・・・・・・４．３．１ フォトニック結晶と NEMS の融合 ・・・・・・・・・・・・・・・４．３．２ カーボンナノチューブ応用デバイス・・・・・・・・・・・・・・・４．３．３ ナノ粒子応用・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．３．４ 生体材料利用デバイス・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．３．５ ナノ共振器の高周波デバイス応用・・・・・・・・・・・・・・・・４．３．６ スキャニングプローブのデータストレージ応用・・・・・・・・・・４．３．７ センサーネットワーク・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．３．８ バイオ MEMS・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．３．９ マイクロリアクタ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４．４ MEMS/NEMS のロードマップと必要な新機能性材料・・・・・・・４．４．１ 健康・医療分野でのロードマップ・・・・・・・・・・・・・・・・４．４．２ 情報・通信分野でのロードマップ・・・・・・・・・・・・・・・・４．４．３ 環境・エネルギー分野でのロードマップ・・・・・・・・・・・・・４．５ まとめ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・第５章新機能性材料の NEMS への展開を促進するための提言材料名による簡易索引

132132136138141143145147147150162170176179182185191197197198
200202・・・・・・・206・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・208