JP2007292618A - Deformation measuring device and its manufacturing method - Google Patents

Deformation measuring device and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2007292618A
JP2007292618A JP2006121276A JP2006121276A JP2007292618A JP 2007292618 A JP2007292618 A JP 2007292618A JP 2006121276 A JP2006121276 A JP 2006121276A JP 2006121276 A JP2006121276 A JP 2006121276A JP 2007292618 A JP2007292618 A JP 2007292618A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deformation
channel
insulating substrate
conductor
measuring device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006121276A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuneo Takahashi
庸夫 高橋
Masashi Arita
正志 有田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hokkaido University NUC
Original Assignee
Hokkaido University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hokkaido University NUC filed Critical Hokkaido University NUC
Priority to JP2006121276A priority Critical patent/JP2007292618A/en
Publication of JP2007292618A publication Critical patent/JP2007292618A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a deformation measurement device for measuring the deformation from a variation in electric output capable of highly sensitively measuring minute deformation, further miniaturized so as to be able to detect a deformation in a small region. <P>SOLUTION: The deformation measurement device comprises an insulation substrate, at least a pair of electrode arranged on the insulation substrate, the channel for connecting the electrode pair. The channel is including two or more conductor bodies separated so as to carry the tunnel current. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、変形量を測定するための装置、具体的には基板上に配置された電極間を接続するチャネルの電気的出力に基づいて、変形量を測定するための装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for measuring the amount of deformation, and more particularly to an apparatus for measuring the amount of deformation based on the electrical output of a channel connecting electrodes arranged on a substrate.

従来から、歪みや変形量を測定するには、いわゆるものさしで測定するという原始的で直接的な手法を用いるほか、金属皮膜の抵抗の変化に基づいて測定する手法などが提案されている。金属皮膜の抵抗の変化のような、電気的な出力に基づく方法は、その信号処理が容易であるためきわめて便利な方法である。   Conventionally, in order to measure strain and deformation amount, there have been proposed a method of measuring based on a change in resistance of a metal film in addition to using a primitive and direct method of measuring with a so-called ruler. A method based on electrical output, such as a change in resistance of a metal film, is a very convenient method because the signal processing is easy.

金属皮膜の抵抗の変化に基づいて変形量を測定する装置の例が、図17に示される。図17に示される、一定の厚さを有する基板の片面に、一対の電極対を接続する金属皮膜を形成させた装置を用いて変形量が測定されうる。すなわち、基板の変形に伴い金属皮膜も伸縮するため、金属皮膜の抵抗の変化を測定することでその変形量を測定することができる。この変形量の測定法は便利な方法であるが、変形量に対して金属皮膜の抵抗は比例的に変化するので、変形量に対する抵抗値の変化が小さく、微小の変形(歪み)を検出することは一般的に困難である。
さらに、金属皮膜の抵抗の変化を正確に検出するためには、一定以上の面積を有する金属皮膜が必要であるため、図17に示されるように、金属皮膜を折り返して配置するなどの必要があり、したがって装置の小型化にも限界があった。
An example of an apparatus for measuring the amount of deformation based on a change in the resistance of the metal film is shown in FIG. The amount of deformation can be measured using an apparatus shown in FIG. 17 in which a metal film that connects a pair of electrodes is formed on one surface of a substrate having a certain thickness. That is, since the metal film expands and contracts with the deformation of the substrate, the amount of deformation can be measured by measuring the change in resistance of the metal film. This method of measuring the amount of deformation is a convenient method, but the resistance of the metal film changes in proportion to the amount of deformation, so the change in the resistance value with respect to the amount of deformation is small, and minute deformation (strain) is detected. That is generally difficult.
Furthermore, in order to accurately detect a change in resistance of the metal film, a metal film having a certain area or more is necessary. Therefore, as shown in FIG. 17, it is necessary to fold and arrange the metal film. Therefore, there is a limit to miniaturization of the apparatus.

前述の金属皮膜の抵抗の変化を用いて変形量を測定する装置を応用した圧力センサが知られており、例えば金属容器に固着された当該装置によって、金属容器の内圧を測定する技術が知られている(例えば特許文献1を参照)。
特開平8−54304号公報
There is known a pressure sensor that applies a device that measures the amount of deformation using a change in the resistance of the metal film described above. For example, a technique for measuring the internal pressure of a metal container using the device fixed to the metal container is known. (For example, refer to Patent Document 1).
JP-A-8-54304

本発明の目的は、電気的な出力の変化に基づいて変形量を測定する装置であって、微小な変形量も高感度に測定することができる装置を提供することである。さらに本発明の目的は、小さな領域における変形を検出することができるように小型化された変形量測定装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an apparatus for measuring a deformation amount based on a change in electrical output, and capable of measuring a minute deformation amount with high sensitivity. A further object of the present invention is to provide a deformation measuring device that is miniaturized so that deformation in a small region can be detected.

本発明者は、トンネル電流またはトンネル抵抗の変化に基づいて変形量を測定することにより、微小な変形量を測定することができ、また測定装置の小型化も達成されることを見出して本発明を完成した。   The present inventor has found that a minute amount of deformation can be measured by measuring the amount of deformation based on a change in tunnel current or tunnel resistance, and that the miniaturization of the measuring device can also be achieved. Was completed.

すなわち本発明の第一は、以下に示す変形量測定装置に関する。
[1]絶縁基板、前記絶縁基板に配置された少なくとも一の電極対、および前記電極対の間を接続するチャネルを有する変形量測定装置であって、前記チャネルは、トンネル電流が流れるように分離された2以上の導電体を含む、変形量測定装置。
[2]前記チャネルは、導電体のドットアレイを含む、[1]に記載の変形量測定装置。
[3]前記チャネルは、前記導電体を被覆する絶縁物をさらに含む、[1]または[2]に記載の変形量測定装置。
[4]前記チャネルは、前記導電体を分散させる絶縁物をさらに含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の変形量測定装置。
[5]前記電極対およびチャネルを、それぞれ複数有する、[1]に記載の変形量測定装置。
[6]前記絶縁基板の一部に取り付けられた錘をさらに含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の変形量測定装置。
[7]前記絶縁基板の一部に取り付けられた板状物をさらに含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の変形量測定装置。
[8]前記絶縁基板の一部に取り付けられたプローブをさらに含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の変形量測定装置。
[9]前記絶縁基板に配置されたチャネルに対して、静電的に結合した電極をさらに含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の変形量測定装置。
That is, the first of the present invention relates to a deformation amount measuring apparatus shown below.
[1] A deformation measuring device having an insulating substrate, at least one electrode pair arranged on the insulating substrate, and a channel connecting the electrode pair, the channel being separated so that a tunnel current flows A deformation amount measuring device including two or more conductors.
[2] The deformation measuring device according to [1], wherein the channel includes a dot array of conductors.
[3] The deformation amount measuring apparatus according to [1] or [2], wherein the channel further includes an insulator covering the conductor.
[4] The deformation measuring device according to any one of [1] to [3], wherein the channel further includes an insulator that disperses the conductor.
[5] The deformation amount measuring apparatus according to [1], wherein each of the electrode pairs and the channels has a plurality.
[6] The deformation amount measuring apparatus according to any one of [1] to [5], further including a weight attached to a part of the insulating substrate.
[7] The deformation amount measuring apparatus according to any one of [1] to [5], further including a plate-like object attached to a part of the insulating substrate.
[8] The deformation amount measuring apparatus according to any one of [1] to [5], further including a probe attached to a part of the insulating substrate.
[9] The deformation amount measuring apparatus according to any one of [1] to [5], further including an electrode that is electrostatically coupled to the channel disposed on the insulating substrate.

本発明の第二は、以下に示す変形量測定装置の製造方法に関する。
[10]絶縁基板、前記絶縁基板に配置された少なくとも一の電極対、および前記電極対の間を接続するチャネルを有し、前記チャネルは、トンネル電流が流れるように分離された2以上の導電体を含む、変形量測定装置の製造方法であって、
前記絶縁基板に、前記導電体を蒸着またはスパッタすることにより、前記チャネルを形成するステップを含む製造方法。
[11]絶縁基板、前記絶縁基板に配置された少なくとも一の電極対、および前記電極対の間を接続するチャネルを有し、前記チャネルは、トンネル電流が流れるように分離された2以上の導電体、および前記導電体を分散させる絶縁物を含む、変形量測定装置の製造方法であって、
前記絶縁基板に、前記導電体および絶縁物を同時蒸着または同時スパッタすることにより、前記チャネルを形成するステップを含む製造方法。
2nd of this invention is related with the manufacturing method of the deformation measuring apparatus shown below.
[10] An insulating substrate, at least one electrode pair disposed on the insulating substrate, and a channel connecting between the electrode pair, wherein the channel is separated by two or more conductive materials so that a tunnel current flows A method of manufacturing a deformation measuring device including a body,
A manufacturing method including the step of forming the channel by vapor-depositing or sputtering the conductor on the insulating substrate.
[11] An insulating substrate, at least one electrode pair disposed on the insulating substrate, and a channel connecting the electrode pair, wherein the channel is two or more conductive materials separated so that a tunnel current flows A deformation amount measuring device including a body and an insulator for dispersing the conductor,
A manufacturing method including the step of forming the channel on the insulating substrate by co-evaporating or co-sputtering the conductor and the insulator.

本発明により、高感度であって、かつ小型化された変形量測定装置が提供される。そのため、例えばマイクロマシンやナノマシンなどのような小型機器に取り付けることができる変形量測定装置が提供される。また、変形量の測定が可能になれば、測定対象の物体に加わる応力、測定対象の加速度や流速などが測定される。よって、人体などの生体中に取り付けて、血圧や血流などを測定するための装置も提供されうる。   According to the present invention, a high-sensitivity and downsized deformation amount measuring apparatus is provided. Therefore, a deformation amount measuring apparatus that can be attached to a small device such as a micromachine or a nanomachine is provided. If the deformation amount can be measured, the stress applied to the object to be measured, the acceleration and the flow velocity of the measurement object, and the like are measured. Therefore, an apparatus for measuring blood pressure, blood flow, and the like attached to a living body such as a human body can also be provided.

1.本発明の変形量測定装置について
本発明の変形量測定装置は、絶縁基板と、絶縁基板上に設けられた少なくとも一の電極対と、前記電極対の間を接続するチャネルを有し、前記チャネルにはトンネル電流が流れることを特徴とする。
1. About the deformation amount measuring apparatus of the present invention The deformation amount measuring apparatus of the present invention has an insulating substrate, at least one electrode pair provided on the insulating substrate, and a channel connecting the electrode pair. Is characterized in that a tunnel current flows.

絶縁基板について
本発明の変形量測定装置に含まれる絶縁基板は、チャネルが形成された面が絶縁性である基板であればよい。すなわち絶縁基板とは、絶縁材料からなる基板、またはチャネルが形成される面が絶縁材料で被覆された基板でありうる。
About Insulating Substrate The insulating substrate included in the deformation amount measuring apparatus of the present invention may be any substrate that has an insulating surface on which a channel is formed. That is, the insulating substrate may be a substrate made of an insulating material or a substrate in which a surface on which a channel is formed is covered with an insulating material.

本発明の変形量測定装置は、絶縁基板の変形により生じるチャネルの電気的応答を測定することによって、その変形量を求める装置である。したがって、絶縁基板にかかる応力の大きさ、絶縁基板への応力のかかり方などに応じて、絶縁基板の厚さや材質を選択して、変形に対する強度が適宜調整されることが好ましい。例えば、絶縁基板の材質が樹脂などの有機物であれば容易に変形するため、弱い応力を測定することができる。一方、絶縁基板の材質がシリコン単結晶や、セラミクスなどの硬い材料であれば変形しにくいため、強い応力を測定することができる。   The deformation amount measuring device of the present invention is a device for obtaining the deformation amount by measuring the electrical response of the channel caused by the deformation of the insulating substrate. Therefore, it is preferable that the strength against deformation is appropriately adjusted by selecting the thickness and material of the insulating substrate in accordance with the magnitude of the stress applied to the insulating substrate and the manner in which the stress is applied to the insulating substrate. For example, if the material of the insulating substrate is an organic material such as a resin, it is easily deformed, so that a weak stress can be measured. On the other hand, if the material of the insulating substrate is a hard material such as silicon single crystal or ceramics, it is difficult to be deformed, so that a strong stress can be measured.

また本発明の変形量測定装置に含まれる絶縁基板が、導電性材料からなる支持基板の表面(チャネルが形成される面)に絶縁体膜を形成した基板であるか;または絶縁体からなる支持基板の裏面(チャネルが形成されていない面)に導電性膜を形成した基板であれば、導電性材料からなる支持基板または導電性膜がシールド電極として作用して、基板上に形成されたチャネルの電位が固定されうる。したがって、周囲の電磁界のチャネルに対する影響を遮断することができる。   Also, the insulating substrate included in the deformation measuring device of the present invention is a substrate in which an insulating film is formed on the surface (surface on which a channel is formed) of a support substrate made of a conductive material; or a support made of an insulator If the substrate is a substrate in which a conductive film is formed on the back surface (the surface where no channel is formed) of the substrate, a channel formed on the substrate by the support substrate or the conductive film made of a conductive material acting as a shield electrode Can be fixed. Therefore, it is possible to block the influence of the surrounding electromagnetic field on the channel.

電極対について
本発明の変形量測定装置に含まれる絶縁基板には、少なくとも一の電極対が配置されている。電極対を構成する電極は、それぞれ絶縁基板の任意の位置に配置されていればよい。例えば、互いに絶縁基板の対向する位置に配置されていてもよく(図1を参照)、または互いに絶縁基板の同じ側に配置されていてもよい(図8を参照)。特に、対向位置に電極対を配置することは測定装置の構造上困難な場合があるので、その場合には図8に示されるように絶縁基板の同じ側に電極対を配置すればよい。電極対が互いに絶縁基板の同じ側に配置された場合は、電極対を接続するチャネルは途中で折り返される必要があるので、ドットアレイによって構成されることが好ましい。この折り返しの部分(ドットアレイからなるチャネルが長く伸びた方向(図8における横方向)に対して、実質的に垂直方向(図8における縦方向)を向いている部分)は、小さく抑えることが好ましい。当該部分が長いと、図8における横方向の変形だけでなく、縦方向の変形によってもトンネル電流が変化してしまう恐れがあるからである。
About Electrode Pairs At least one electrode pair is disposed on the insulating substrate included in the deformation amount measuring apparatus of the present invention. The electrodes constituting the electrode pair may be arranged at arbitrary positions on the insulating substrate. For example, the insulating substrates may be disposed at positions facing each other (see FIG. 1), or may be disposed on the same side of the insulating substrates (see FIG. 8). In particular, it may be difficult to arrange the electrode pair at the opposite position because of the structure of the measuring apparatus. In that case, the electrode pair may be arranged on the same side of the insulating substrate as shown in FIG. When the electrode pairs are arranged on the same side of the insulating substrate, the channel connecting the electrode pairs needs to be folded halfway, and thus is preferably constituted by a dot array. This folded portion (portion facing substantially the vertical direction (vertical direction in FIG. 8) with respect to the direction in which the channel comprising the dot array extends long (horizontal direction in FIG. 8)) can be kept small. preferable. This is because if the portion is long, the tunnel current may be changed not only by the horizontal deformation in FIG. 8 but also by the vertical deformation.

また本発明の形量測定装置には、少なくとも一の電極対が含まれていればよく、さらに付加的に電極が配置されていてもよい(図9を参照)。例えば、一の陰電極に対して二以上の陽電極を配置してもよく、または二以上の陰電極と陽電極を配置してもよい。付加的に電極を配置することにより、いずれの電極間のチャネルのトンネル電流またはトンネル抵抗などを測定するかを選択することで、任意の方向の変形量を求めることができる。
例えば図9に示されるように、2次元的に広げたドットアレイからなるチャネルを配置された絶縁基板の左右と上下に、それぞれ電極を配置することによって、絶縁基板の縦方向と横方向の変形量を評価することが可能となる。
In addition, the form measuring device of the present invention only needs to include at least one electrode pair, and an electrode may be additionally disposed (see FIG. 9). For example, two or more positive electrodes may be arranged for one negative electrode, or two or more negative electrodes and positive electrodes may be arranged. By additionally arranging the electrodes, it is possible to determine the amount of deformation in any direction by selecting which electrode the tunnel current or tunnel resistance of the channel between is measured.
For example, as shown in FIG. 9, the vertical and horizontal deformations of the insulating substrate can be achieved by arranging electrodes on the left and right and upper and lower sides of the insulating substrate on which channels comprising a two-dimensionally expanded dot array are arranged. The amount can be evaluated.

チャネルについて
本発明の変形量測定装置に含まれるチャネルは、絶縁基板上に配置された電極対を接続しており、かつトンネル電流が流れるようにされていればよく、特にその態様は限定されない。例えばチャネルは、トンネル電流が流れるような距離をもって分離された2以上の導電体から構成されていればよい(図15を参照)。導電体の材質は、任意の金属であり、金や鉄などでありうる。2以上の導電体同士の隔たりがトンネル障壁となってトンネル電流が流れる。このトンネル障壁の位置で変形が起こると、トンネル電流の電流値が変化するので、その変形量を測定することができる。
前記2以上の導電体同士の距離は、導電体の材質や導電体同士の間に存在する物質によって異なるが、通常はナノメートルのオーダーとすれば、トンネル電流を流すことができる。
Channel The channel included in the deformation amount measuring apparatus of the present invention is not particularly limited as long as it connects an electrode pair disposed on an insulating substrate and allows a tunnel current to flow. For example, the channel may be formed of two or more conductors separated by a distance that allows a tunnel current to flow (see FIG. 15). The material of the conductor is any metal, and can be gold or iron. A distance between two or more conductors becomes a tunnel barrier, and a tunnel current flows. When deformation occurs at the position of the tunnel barrier, the current value of the tunnel current changes, and the amount of deformation can be measured.
Although the distance between the two or more conductors varies depending on the material of the conductor and the substance existing between the conductors, a tunnel current can be made to flow if it is usually in the order of nanometers.

図15に示されたように、2つの導電体のそれぞれを膜状の金属としてもよいが、それぞれをナノドットにしてもよい。2つの導電体のそれぞれをナノドットにすれば、チャネルの距離(電極間の距離)を10nm程度にまで縮小できるので、変形量測定装置自体も非常に小型化されうる。   As shown in FIG. 15, each of the two conductors may be a film metal, but each may be a nanodot. If each of the two conductors is a nanodot, the channel distance (distance between the electrodes) can be reduced to about 10 nm, so that the deformation measuring device itself can be very miniaturized.

またチャネルには、導電体からなる1以上のドット(ナノドットでもよい)が含まれていてもよい。例えば図14に示されるように、電極間に1のナノドットが配置された構造とすることができる(図14において、電極に接しているドットは電極の一部と考えてよい)。   The channel may include one or more dots (may be nanodots) made of a conductor. For example, as shown in FIG. 14, a structure in which one nanodot is arranged between electrodes can be considered (in FIG. 14, the dot in contact with the electrode may be considered as a part of the electrode).

また、チャネルにはドット(ナノドット)アレイが含まれていてもよい(図1を参照)。ドットアレイとは、導電体(例えば金属)からなる2以上のドットが配列されている構造物を意味する。ドットアレイを構成する各ドットの大きさ(直径)はナノメートルサイズにしてもよいが、特に制限されるわけではない。また、ドットアレイを構成するドット同士の間隔は、トンネル現象が生じうる間隔にされていればよい。当該間隔は、各ドットの大きさや材質、ドット間に存在している物質などに応じて適宜選択されうる。例えば、ドット間に絶縁性固体物質が存在する場合は、各ドット間が真空またはガス(空気など)雰囲気下にある場合と比較して、一般にトンネル障壁のエネルギー高さが低くなるので、ドット同士の間隔を長くすることができる。また、各ドット間に存在する絶縁性物質を適切に選択して、ドット同士の間隔を調整してもよい。さらに、各ドット同士の間隔は均一にされていてもよいが、電極間にトンネル電流が流れるのであれば、均一である必要は必ずしもない。   The channel may include a dot (nanodot) array (see FIG. 1). A dot array means a structure in which two or more dots made of a conductor (for example, metal) are arranged. The size (diameter) of each dot constituting the dot array may be a nanometer size, but is not particularly limited. Further, the interval between the dots constituting the dot array only needs to be an interval at which a tunnel phenomenon can occur. The interval can be appropriately selected according to the size and material of each dot, the substance existing between the dots, and the like. For example, when an insulating solid material is present between dots, the energy height of the tunnel barrier is generally lower than when the space between the dots is in a vacuum or gas (air, etc.) atmosphere. The interval can be increased. Further, the interval between the dots may be adjusted by appropriately selecting an insulating material existing between the dots. Further, the interval between the dots may be uniform, but it is not necessarily uniform if a tunnel current flows between the electrodes.

チャネルに含まれる2以上の導電体(例えば導電体からなるドット)は、絶縁基板に接触して配置されていてもよいが、絶縁基板上に配置された絶縁性物質からなる膜に分散されていてもよい(図7を参照)。分散された導電体を含む絶縁性物質からなる膜を、グラニュラー膜と称することがある。グラニュラー膜に含まれる導電体と絶縁性物質の量を調整することによって、適切なトンネル電流を流すことができる。絶縁性物質の例には酸化マグネシウムが含まれ、導電体の例には鉄が含まれる。   Two or more conductors included in the channel (for example, dots made of a conductor) may be arranged in contact with the insulating substrate, but are dispersed in a film made of an insulating material arranged on the insulating substrate. (See FIG. 7). A film made of an insulating material containing a dispersed conductor may be referred to as a granular film. By adjusting the amounts of the conductor and the insulating material contained in the granular film, an appropriate tunnel current can be passed. An example of the insulating material includes magnesium oxide, and an example of the conductor includes iron.

絶縁基板上に形成されたチャネルは、その上部を導電性材料からなる膜によって覆われていてもよい(図5を参照)。この導電性材料からなる膜はシールド電極として作用して、チャネルの電位を固定することができる。そのため、チャネルが測定環境における周囲の電磁界の影響を受けることを防ぐことができる。   The upper part of the channel formed on the insulating substrate may be covered with a film made of a conductive material (see FIG. 5). This film made of a conductive material can act as a shield electrode to fix the channel potential. Therefore, the channel can be prevented from being affected by the surrounding electromagnetic field in the measurement environment.

本発明の変形量測定装置は、絶縁基板の一方の面だけに電極対およびチャネルが形成されてもよいし、二以上の面それぞれに電極対およびチャネルが形成されていてもよい。例えば図6に示されるように、絶縁基板の両方の面に電極対およびチャネルが形成されている場合は、一方の面のチャネルの一端を電圧出力電極に接続し、他端を電圧電極と接続し;かつもう一方の面のチャネルの一端を前記電圧出力電極に接続し、他端を接地電極に接続することができる。このとき各チャネルがほぼ同様に形成されていれば、変形していない状態では電圧電極に印加された電圧の1/2が電圧出力電極に出力され、変形が起こると各チャネルの抵抗(RおよびRとする)が変化して、印加された電圧のR/(R+R)が電圧出力電極に出力される。したがって、変形量を電圧によって測定することが容易となる。 In the deformation measuring device of the present invention, the electrode pair and the channel may be formed only on one surface of the insulating substrate, or the electrode pair and the channel may be formed on each of two or more surfaces. For example, as shown in FIG. 6, when an electrode pair and a channel are formed on both surfaces of the insulating substrate, one end of the channel on one surface is connected to the voltage output electrode and the other end is connected to the voltage electrode. And one end of the channel on the other side can be connected to the voltage output electrode and the other end can be connected to the ground electrode. At this time, if the channels are formed in substantially the same manner, ½ of the voltage applied to the voltage electrode is output to the voltage output electrode in an undeformed state, and when the deformation occurs, the resistance of each channel (R A And R B ) change, and the applied voltage R A / (R A + R B ) is output to the voltage output electrode. Therefore, it becomes easy to measure the deformation amount by the voltage.

本発明の変形量測定装置の絶縁基板は、応力を受けると変形することにより、絶縁基板上に配置されたチャネルに含まれる導電体(例えば導電体からなるドット)同士の距離を変化させる。つまり、チャネルが形成された基板の面が凹に変形すれば当該距離は短くなり、凸に変形すれば当該距離は長くなる(図2を参照)。導電体同士の距離が短くなればトンネル電流は増大し、長くなればトンネル電流は減少する。導電体同士の距離に対して、トンネル電流はおおむね指数関数的に変化し、またトンネル抵抗も指数関数的に変化する。したがってトンネル電流は、図2(b)では絶縁基板の変形の程度が誇張して描かれているが、絶縁基板の変形の程度が小さく導電体同士の距離の変化がわずかであっても大きく変化する。   The insulating substrate of the deformation amount measuring apparatus of the present invention is deformed when subjected to stress, thereby changing the distance between conductors (for example, dots made of a conductor) included in a channel disposed on the insulating substrate. That is, if the surface of the substrate on which the channel is formed is deformed to be concave, the distance is shortened, and if the surface is deformed to be convex, the distance is long (see FIG. 2). When the distance between the conductors becomes shorter, the tunnel current increases, and when the distance becomes longer, the tunnel current decreases. The tunnel current generally changes exponentially with respect to the distance between the conductors, and the tunnel resistance also changes exponentially. Accordingly, the tunnel current is exaggerated in FIG. 2 (b) with the degree of deformation of the insulating substrate exaggerated. However, the degree of deformation of the insulating substrate is small and changes greatly even if the distance between the conductors is small. To do.

よって、本発明の変形量測定装置を用いて、電極対間に一定電圧を印加すれば、チャネルに流れるトンネル電流またはトンネル抵抗を測定することにより、わずかな変形量を測定することができる。もちろん、定電流源を接続して電流の電圧を測定したりすることによっても、変形量を測定することができる。   Therefore, if a constant voltage is applied between the electrode pairs using the deformation amount measuring apparatus of the present invention, a slight deformation amount can be measured by measuring the tunnel current or tunnel resistance flowing through the channel. Of course, the amount of deformation can also be measured by connecting a constant current source and measuring the voltage of the current.

本発明の変形量測定装置は、測定可能な変形量の範囲、または変形をもたらす応力の範囲(ダイナミックレンジ)を適宜変更されることができ、その手段を豊富に有する。
まず、絶縁基板の厚さまたは絶縁基板の材質を変更することによって、変形のしやすさを適宜に広範囲に変更することができる。例えば、樹脂などの有機物からなる絶縁基板は変形しやすいので、弱い応力による変形量を測定することができ、一方、シリコン単結晶やセラミクスなどの硬い材料からなる絶縁基板は変形しにくいので、強い応力による変形量を測定することができる。
次に、チャネルに含まれる導電体間の距離を調整することによって、測定可能な変形量の範囲を変更することができる。例えば、導電体間の距離(例えばドット間の距離)を過剰に長くすれば、チャネルが形成された面が凹に大きく変形することによってトンネル電流が流れるので、大きな変形量を測定することができる。一方、導体間の距離を過剰に短かくすれば、チャネルが形成された面が凸に大きく変形することによってトンネル電流が流れるので、同様に大きな変形量を測定することができる。
The deformation amount measuring apparatus of the present invention can appropriately change the range of measurable deformation amount or the stress range (dynamic range) that causes deformation, and has abundant means.
First, by changing the thickness of the insulating substrate or the material of the insulating substrate, the ease of deformation can be appropriately changed over a wide range. For example, since an insulating substrate made of an organic material such as a resin is easily deformed, the amount of deformation due to weak stress can be measured, while an insulating substrate made of a hard material such as a silicon single crystal or ceramic is not easily deformed and is strong. The amount of deformation due to stress can be measured.
Next, the measurable deformation range can be changed by adjusting the distance between the conductors included in the channel. For example, if the distance between the conductors (for example, the distance between dots) is excessively increased, a tunnel current flows when the surface on which the channel is formed is greatly deformed to be concave, so that a large amount of deformation can be measured. . On the other hand, if the distance between the conductors is made excessively short, a tunnel current flows when the surface on which the channel is formed is greatly deformed in a convex manner, so that a large deformation amount can be measured in the same manner.

本発明の変形量測定装置は、応力を与えられた絶縁基板の変形量を測定することができるが、応力は絶縁基板に対してどのようにして加えられてもよい。例えば図3に示されるように、絶縁基板の一端を支持体に固定し、他端に応力を加えてもよい。   The deformation amount measuring apparatus of the present invention can measure the deformation amount of the insulating substrate to which stress is applied, but the stress may be applied to the insulating substrate in any way. For example, as shown in FIG. 3, one end of the insulating substrate may be fixed to the support and stress may be applied to the other end.

本発明の変形量測定装置により変形量を測定する場合には、あらかじめ変形量とトンネル電流またはトンネル抵抗の変化の対応関係を評価しておくことが好ましい。当該対応関係は、例えば図4に示すように、変形量を高さ(位置)検出器によって測定しながら、電流の変化も測定することによって、評価されうる。   When the deformation amount is measured by the deformation amount measuring apparatus of the present invention, it is preferable to evaluate the correspondence relationship between the deformation amount and the tunnel current or the tunnel resistance in advance. For example, as shown in FIG. 4, the correspondence can be evaluated by measuring a change in current while measuring a deformation amount with a height (position) detector.

本発明の変形量測定装置は、変形量およびその変形をもたらす応力の大きさを測定することができることはもちろんであるが、その他の物理量をも測定することができる。
例えば図10に示されるように、本発明の変形量測定装置の絶縁基板の一部に、好ましくは絶縁基板の端部に、当該絶縁基板の重量より大きい重量を有する錘を取り付ければ、加速度を測定することができる。すなわち、その端部に錘を取り付けられた絶縁基板に対して垂直方向に加速度が働くと、該錘は慣性の法則にしたがって静止(初期状態において静止していた場合)または等速運動(初期状態において等速運動していた場合)を続けようとするため、加速度の方向と逆方向に基板が反り返って変形が引き起こされる。このときの変形量を、チャネルを流れるトンネル電流またはチャネルのトンネル抵抗などに基づいて測定することで、加速度を求めることができる。
The deformation amount measuring apparatus of the present invention can measure the deformation amount and the magnitude of the stress that causes the deformation, but can also measure other physical quantities.
For example, as shown in FIG. 10, if a weight having a weight larger than the weight of the insulating substrate is attached to a part of the insulating substrate of the deformation measuring device of the present invention, preferably at the end of the insulating substrate, the acceleration is increased. Can be measured. That is, when acceleration is applied in the vertical direction with respect to an insulating substrate having a weight attached to its end, the weight is stationary (when it is stationary in the initial state) or constant velocity motion (initial state) according to the law of inertia. In this case, the substrate warps in the direction opposite to the acceleration direction, causing deformation. The acceleration can be obtained by measuring the deformation amount at this time based on the tunnel current flowing through the channel or the tunnel resistance of the channel.

また図11に示すように、本発明の変形量測定装置の絶縁基板の一部に、好ましくは絶縁基板の端部に、板状物(例えば、羽、Fin)を取り付ければ流体の流速を測定することができる。すなわち、絶縁基板に取り付けられた羽を流体中に挿入する(例えば流れに対して板の面を垂直にして挿入する)と、流体の粘性などにより絶縁基板が変形する。このときの変形量を、チャネルを流れる電流量またはチャネルのトンネル抵抗などに基づいて測定することで、流体の流速を求めることができる。   Further, as shown in FIG. 11, if a plate-like object (for example, wing, Fin) is attached to a part of the insulating substrate of the deformation measuring device of the present invention, preferably at the end of the insulating substrate, the flow velocity of the fluid is measured. can do. That is, when the wing attached to the insulating substrate is inserted into the fluid (for example, inserted with the plate surface perpendicular to the flow), the insulating substrate is deformed due to the viscosity of the fluid. By measuring the amount of deformation at this time based on the amount of current flowing through the channel or the tunnel resistance of the channel, the flow velocity of the fluid can be obtained.

さらに、本発明の変形量測定装置を用いて、物質の表面形状を評価することもできる。
図12に示されるように、絶縁基板の一部に、好ましくは絶縁基板の端部に、プローブとして細い針を取り付けることにより、この針を触診として物質表面の凸凹形状をトレースすることができる。プローブが物質表面に接近すると、物質表面からの反発力によって絶縁基板が変形するので、プローブを物質表面に接近させて水平に移動させれば、物質表面の凸凹形状に応じて絶縁基板が変形する。このときに絶縁基板上に形成されたチャネルに流れるトンネル電流やチャネルのトンネル抵抗などの変化を測定すれば、表面形状を評価することができ、例えば表面形状の2次元マップが作成される。ここでは、トンネル電流などの電気的応答を、長さに換算することになる。
Furthermore, the surface shape of a substance can also be evaluated using the deformation amount measuring apparatus of the present invention.
As shown in FIG. 12, by attaching a thin needle as a probe to a part of the insulating substrate, preferably at the end of the insulating substrate, the uneven shape of the material surface can be traced using this needle as a palpation. When the probe approaches the material surface, the insulating substrate is deformed by the repulsive force from the material surface, so if the probe is moved close to the material surface and moved horizontally, the insulating substrate is deformed according to the uneven shape of the material surface. . At this time, by measuring changes in the tunnel current flowing in the channel formed on the insulating substrate and the tunnel resistance of the channel, the surface shape can be evaluated. For example, a two-dimensional map of the surface shape is created. Here, an electrical response such as a tunnel current is converted into a length.

図12に示される装置に、ピエゾ駆動体を取り付けてもよい(図13を参照)。ピエゾ駆動体には、チャネルを流れるトンネル電流またはチャネルのトンネル抵抗が一定となるようにプローブを上下させるための電圧が印加される。つまり、チャネルを流れるトンネル電流やチャネルのトンネル抵抗をピエゾ駆動体にフィードバックして、ピエゾ駆動体を駆動させてプローブを上下させ、トンネル電流やトンネル抵抗を一定に保つ。ピエゾ駆動体による絶縁基板の変形量を測定すれば、三次元的な表面形状を評価することができる。
この評価手法は、原子間力顕微鏡などのスキャニングプローブマイクロスコープ(SPM)と言われる表面形状測定器で用いられる手法と類似する。しかしながら、原子間力顕微鏡などにおいては、プローブである針の支持部(図13の例においては、針が取り付けられた基板の先端部を意味する)に照射されたレーザー光の反射光を測定し、その位置を求めてピエゾ駆動体にフィードバックするのに対して、図13に示される装置によれば、チャネルを流れる電流などをピエゾ駆動体にフィードバックすればよいので、レーザー光を照射するための外部の光学系装置が不要となる。従って、装置全体をきわめてコンパクトにすることができる。
A piezo driver may be attached to the apparatus shown in FIG. 12 (see FIG. 13). A voltage for raising and lowering the probe is applied to the piezo driver so that the tunnel current flowing through the channel or the tunnel resistance of the channel is constant. That is, the tunnel current flowing through the channel and the tunnel resistance of the channel are fed back to the piezo driver, and the piezo driver is driven to move the probe up and down to keep the tunnel current and tunnel resistance constant. By measuring the amount of deformation of the insulating substrate by the piezo driver, the three-dimensional surface shape can be evaluated.
This evaluation method is similar to a method used in a surface shape measuring instrument called a scanning probe microscope (SPM) such as an atomic force microscope. However, in an atomic force microscope or the like, the reflected light of a laser beam irradiated on a support portion of a needle that is a probe (in the example of FIG. 13, means a tip portion of a substrate to which the needle is attached) is measured. In contrast to obtaining the position and feeding it back to the piezo driver, according to the apparatus shown in FIG. 13, it is only necessary to feed back the current flowing through the channel to the piezo driver, so that the laser beam can be emitted. No external optical system is required. Therefore, the entire apparatus can be made extremely compact.

図13に示される装置はコンパクトであるため、複数の当該装置をアレイ状に配置することができる。特に、集積回路作製に用いられるプロセス技術を用いれば、当該装置を複数配置することは容易になされうる。当該装置を複数配置すれば、複数の針を用いて広い範囲の物質表面の形状を同時に評価することができるので、評価時間を短縮することができるほか、各種の応用が可能となる。   Since the apparatus shown in FIG. 13 is compact, a plurality of such apparatuses can be arranged in an array. In particular, if a process technology used for manufacturing an integrated circuit is used, a plurality of the devices can be easily arranged. If a plurality of such devices are arranged, the shape of the surface of a wide range of substances can be simultaneously evaluated using a plurality of needles, so that the evaluation time can be shortened and various applications are possible.

例えば、図13に示された装置を用いてパターニングすることができる。導電性の針を半導体や金属の表面に接触させて電流を流すと、当該針と物質表面の間に水分が凝集し、この水分により電界支援酸化が生じることが知られているが、さらに針の先端を細くして条件を調整すれば、10nm級の幅の酸化層パターンを形成することができる。この酸化層パターンの形成は、通常は原子間力顕微鏡による手法を用いて行われているが、前述の通り原子間力顕微鏡による手法ではピエゾ駆動体で針を駆動させるため、稼動範囲が狭く、かつパターンの形成が遅いという問題があった。これに対して図13に示された装置はコンパクトであるため、複数の当該装置を用いて複数の針をアレイ状に配置することができ、したがって複数の針を用いて同時にパターン形成することができる。そのため、パターン形成が可能な範囲を広げることができるとともに、パターン形成速度を向上させることができる。   For example, patterning can be performed using the apparatus shown in FIG. It is known that when a conductive needle is brought into contact with the surface of a semiconductor or metal and a current is passed, moisture aggregates between the needle and the surface of the substance, and this moisture causes electric field-assisted oxidation. If the conditions are adjusted by narrowing the tip of the oxide layer, an oxide layer pattern having a width of 10 nm can be formed. The formation of this oxide layer pattern is usually performed using an atomic force microscope technique, but as described above, the atomic force microscope technique drives the needle with a piezo driver, so the operating range is narrow, In addition, there is a problem that pattern formation is slow. On the other hand, since the apparatus shown in FIG. 13 is compact, it is possible to arrange a plurality of needles in an array using a plurality of such apparatuses, and thus it is possible to form a pattern simultaneously using a plurality of needles. it can. Therefore, the range in which pattern formation is possible can be expanded, and the pattern formation speed can be improved.

もちろん、それぞれの針は独立に駆動されうるので、パターンが形成される物質表面と各針との位置関係(表面と針との距離)を適切に調整することができる。
また、パターンが形成される物質表面にマークとなる段差形状を形成しておけば、当該マークを検出することにより、マークを基準にパターン位置を制御することもできる。マークとなる段差形状は、従来の電子ビーム露光とエッチングによって形成されうる。
Of course, since each needle can be driven independently, the positional relationship (distance between the surface and the needle) between the surface of the material on which the pattern is formed and each needle can be adjusted appropriately.
In addition, if a step shape to be a mark is formed on the surface of the material on which the pattern is formed, the pattern position can be controlled based on the mark by detecting the mark. The step shape to be a mark can be formed by conventional electron beam exposure and etching.

さらに、図13に示される装置の針を、レジストなどの比較的やわらかい物質の表面に押し付けることによって、表面形状を変形させてパターンを形成してもよい。   Furthermore, the surface shape may be changed to form a pattern by pressing the needle of the apparatus shown in FIG. 13 against the surface of a relatively soft substance such as a resist.

図13に示される装置は、MEMS(マイクロエレクトロメカニカルシステム)またはNEMS(ナノエレクトロメカニカルシステム)を用いて製造されるような、微小構造体の変形の程度を測定したり、変形のある位置を検出したりするためにも応用されうる。   The apparatus shown in FIG. 13 measures the degree of deformation of a microstructure or detects the position of deformation as manufactured using MEMS (microelectromechanical system) or NEMS (nanoelectromechanical system). Can also be applied.

本発明の変形量測定装置のチャネルはナノドットを含みうるが、ドットが小さいほどドットの有する静電容量が小さくなるため、電子がトンネルする際の帯電エネルギーは大きくなる。すなわち、1の電子の電荷をeとして、ドット1個の容量をCとすると、1の電子がトンネルする際の帯電エネルギーの増加分ΔEは、ΔE=e/2Cである。帯電エネルギーが、雰囲気のもつ熱エネルギーと同等または小さいと、帯電エネルギーの増大は無視されてトンネル電流が流れる。一方、帯電エネルギーが、熱エネルギーより十分に大きいと、電子のトンネルが抑制されることがある。このトンネルの抑制は、クーロン・ブロッケイドと称される。
クーロン・ブロッケイド現象が生じる条件は、球形のドットが室温下で、真空や空気(比誘電率が約1である)の存在下に置かれている場合は、ドットの直径が約30nm以下の場合;シリコンオキサイド(比誘電率が約4である)の存在下に置かれている場合は、ドットの直径約8nm以下の場合でありうる。
Although the channel of the deformation measuring device of the present invention can include nanodots, the smaller the dot, the smaller the electrostatic capacity of the dot, so that the charging energy when electrons tunnel is increased. That is, assuming that the charge of one electron is e and the capacity of one dot is C, the increase ΔE in charging energy when one electron tunnels is ΔE = e 2 / 2C. If the charging energy is equal to or smaller than the thermal energy of the atmosphere, the increase in charging energy is ignored and a tunnel current flows. On the other hand, if the charging energy is sufficiently larger than the thermal energy, electron tunneling may be suppressed. This tunnel suppression is called Coulomb blockade.
Coulomb blockade phenomenon occurs when spherical dots are placed at room temperature in the presence of vacuum or air (relative permittivity is about 1), and the dot diameter is about 30 nm or less. When placed in the presence of silicon oxide (having a relative dielectric constant of about 4), the dot diameter may be about 8 nm or less.

クーロン・ブロッケイドの発生は、ドットアレイからなるチャネルに印加する電圧を高めることによって抑制することができる。
また、ドットアレイからなるチャネルに対して静電的に結合した電極をさらに配置することによっても、クーロン・ブロッケイドの発生を抑制することができる(図16を参照)。当該電極は、チャネルとの間に有意なトンネル電流が流れないように配置されればよく、ゲート電極と称される。この構造は単電子トランジスタと呼ばれる構造であるが、ゲート電極に印加する電圧を調整することにより、クーロン・ブロッケイドを生じさせるか否かを調整することができる。また、ゲート電極の電圧を調整することにより、そのチャネルにより測定可能な変形量の範囲を調整することもできる。
The generation of Coulomb blockade can be suppressed by increasing the voltage applied to the channel comprising the dot array.
In addition, the generation of coulomb blockade can be suppressed by further disposing an electrode electrostatically coupled to the channel formed of the dot array (see FIG. 16). The electrode may be arranged so that no significant tunnel current flows between the electrode and the channel, and is referred to as a gate electrode. This structure is a structure called a single-electron transistor, but it can be adjusted whether or not coulomb blockade is generated by adjusting the voltage applied to the gate electrode. Further, by adjusting the voltage of the gate electrode, the range of the deformation amount that can be measured by the channel can be adjusted.

2.本発明の変形量測定装置の製造方法について
本発明の変形量測定装置は任意の方法で製造されうる。当該製造方法には、絶縁基板に対して導電体(金属、例えば金)を真空中で蒸着するか、またはスパッタすることにより、そのチャネルを形成するステップが含まれうる。このようにして形成されるチャネルは、ドットアレイ状の膜となりうる。導電体によるドットの大きさや、ドット間の距離は、蒸着量またはスパッタ量を調整したり、チャネルが形成される絶縁基板の温度を調整したりすることによって、適宜に変更することができる。
2. About the manufacturing method of the deformation measuring device of this invention The deformation measuring device of this invention can be manufactured by arbitrary methods. The manufacturing method may include a step of forming the channel by depositing a conductor (metal, for example, gold) on the insulating substrate in a vacuum or by sputtering. The channel formed in this way can be a dot array film. The size of the dots by the conductor and the distance between the dots can be changed as appropriate by adjusting the deposition amount or the sputtering amount, or adjusting the temperature of the insulating substrate on which the channel is formed.

また、絶縁基板にあらかじめ電極対を取り付けておけば、電極間を流れる電流や電極間の抵抗などをモニターしながら、導電体を蒸着またはスパッタすることにより、所望の特性を有するチャネルを再現性よく作製することができる。   In addition, if an electrode pair is attached to an insulating substrate in advance, a channel having desired characteristics can be reproduced with good reproducibility by depositing or sputtering a conductor while monitoring the current flowing between the electrodes or the resistance between the electrodes. Can be produced.

絶縁基板に導電体を蒸着またはスパッタして形成されたチャネル上に、絶縁性の膜を蒸着またはスパッタしてもよい。このようにして形成されるチャネルは、ドットアレイのドットの表面およびドット間が絶縁体で埋められたチャネルとなりうる。   An insulating film may be deposited or sputtered on a channel formed by depositing or sputtering a conductor on an insulating substrate. The channel formed in this way can be a channel in which the surface of the dots in the dot array and the space between the dots are filled with an insulator.

本発明の変形量測定装置の製造方法には、絶縁基板に対して、絶縁性物質と導電体を同時に蒸着するか、または同時にスパッタすることにより、そのチャネルを形成するステップが含まれうる。このようにして形成されるチャネルは、絶縁体からなる膜に導電体からなるドットが分散されたグラニュラー膜となりうる。同時蒸着される絶縁性物質と導電体の蒸着量の比率を調整することにより、チャネルに流れるトンネル電流(トンネル抵抗)を調整することができる。絶縁性物質の例には酸化マグネシウムが含まれ、導電体の例には鉄が含まれる。
また前記グラニュラー膜からなるチャネルは、絶縁基板上に形成された絶縁膜に、導電体を含むイオンを電界などで加速して、いわゆるイオン注入することによっても形成されうる。
The manufacturing method of the deformation amount measuring apparatus of the present invention may include a step of forming a channel of an insulating substrate by depositing an insulating material and a conductor at the same time or by sputtering at the same time. The channel formed in this way can be a granular film in which dots made of a conductor are dispersed in a film made of an insulator. The tunnel current (tunnel resistance) flowing through the channel can be adjusted by adjusting the ratio of the deposited amount of the insulating material and the conductor deposited simultaneously. An example of the insulating material includes magnesium oxide, and an example of the conductor includes iron.
The channel made of the granular film can also be formed by accelerating ions containing a conductor with an electric field or the like into an insulating film formed on an insulating substrate and so-called ion implantation.

さらに前記のように、絶縁基板にあらかじめ電極対を取り付けておけば、電極間を流れる電流や電極間の抵抗などをモニターしながら、絶縁性物質と導電体を同時蒸着または同時スパッタすることにより、所望の特性を有するチャネルを再現性よく作製することができる。   Furthermore, as described above, if an electrode pair is attached to the insulating substrate in advance, while monitoring the current flowing between the electrodes and the resistance between the electrodes, by simultaneously depositing or sputtering the insulating substance and the conductor, A channel having desired characteristics can be manufactured with high reproducibility.

本発明の変形量測定装置は、トンネル電流またはトンネル抵抗に基づいて変形量を測定するので、わずかな変形さえも高感度に測定することができるとともに、装置自体が小型化されうる。したがって、例えばマイクロマシンやナノマシンなどのような小型機器に取り付けることができる変形量測定装置が提供され、また人体などの生体中に取り付けて、血圧や血流などを測定するための装置が提供されうる。   Since the deformation amount measuring device of the present invention measures the deformation amount based on the tunnel current or the tunnel resistance, even a slight deformation can be measured with high sensitivity, and the device itself can be miniaturized. Therefore, for example, a deformation measuring device that can be attached to a small device such as a micromachine or a nanomachine can be provided, and a device that can be attached to a living body such as a human body to measure blood pressure or blood flow can be provided. .

ドットアレイからなるチャネルを有する、本発明の変形量測定装置の概略図である。(a)は上面図、(b)は断面図である。It is the schematic of the deformation measuring device of this invention which has the channel which consists of a dot array. (A) is a top view, (b) is a sectional view. (a)は非変形時、(b)は変形時の、本発明の変形量測定装置の概略図である。(A) is a schematic view of the deformation amount measuring apparatus of the present invention at the time of non-deformation, and (b) at the time of deformation. 応力を加えられて変形した状態の、本発明の変形量測定装置を示す図である。It is a figure which shows the deformation measuring device of this invention of the state which added the stress and deform | transformed. 本発明の変形量測定装置において、加えられた応力の大きさと、変形量の対応関係を評価する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of evaluating the correspondence of the magnitude | size of the applied stress, and deformation amount in the deformation amount measuring apparatus of this invention. シールド電極が設けられている、本発明の変形量測定装置の概略図である。(a)は上面図(シールド電極は不図示)であり、(b)は断面図である。It is the schematic of the deformation measuring device of this invention provided with the shield electrode. (A) is a top view (the shield electrode is not shown), and (b) is a cross-sectional view. 絶縁基板の両面にドットアレイからなるチャネルが形成されている、本発明の変形量測定装置の概略図である。(a)は断面図であり、(b)等価回路図である。It is the schematic of the deformation measuring device of this invention in which the channel which consists of dot arrays is formed in both surfaces of the insulated substrate. (A) is sectional drawing, (b) is an equivalent circuit schematic. 分散された導電体のドットを含む絶縁性薄膜(グラニュラー膜)からなるチャネルを有する、本発明の変形量測定装置の概略図である。It is the schematic of the deformation measuring device of this invention which has the channel which consists of an insulating thin film (granular film | membrane) containing the dot of the conductor disperse | distributed. 電極対が絶縁基板の同じ側に配置されている、本発明の変形量測定装置の概略図である。(a)は上面図であり、(b)は断面図である。It is the schematic of the deformation measuring device of this invention by which the electrode pair is arrange | positioned at the same side of the insulated substrate. (A) is a top view, (b) is a sectional view. 多数の電極が絶縁基板に配置されている、本発明の変形量測定装置の概略図である。It is the schematic of the deformation measuring device of this invention in which many electrodes are arrange | positioned at the insulated substrate. 絶縁基板の端部に錘が取り付けられた、本発明の変形量測定装置の概略図である。加速度を測定するために用いられうる。It is the schematic of the deformation measuring apparatus of this invention with which the weight was attached to the edge part of an insulated substrate. It can be used to measure acceleration. 絶縁基板の端部に羽が取り付けられた、本発明の変形量測定装置の概略図である。流体速度を測定するために用いられうる。It is the schematic of the deformation measuring apparatus of this invention with which the wing | blade was attached to the edge part of an insulated substrate. Can be used to measure fluid velocity. 絶縁基板の端部にプローブが取り付けられた、本発明の変形量測定装置の概略図である。物質の表面形状を評価するために用いられうる。It is the schematic of the deformation measuring device of this invention with which the probe was attached to the edge part of an insulated substrate. It can be used to evaluate the surface shape of a substance. 図12の装置にピエゾ駆動体を組み合わせた、本発明の変形量測定装置の概略図である。表面形状を評価する状態を示す。It is the schematic of the deformation measuring device of this invention which combined the piezoelectric drive body with the apparatus of FIG. The state which evaluates a surface shape is shown. ドットを含むチャネルを有する、本発明の変形量測定装置の概略図である。(a)は上面図であり、(b)は断面図である。It is the schematic of the deformation measuring device of this invention which has the channel containing a dot. (A) is a top view, (b) is a sectional view. 2の導電体(金属膜)からなるチャネルを有する、本発明の変形量測定装置の概略図である。(a)は上面図であり、(b)は断面図である。It is the schematic of the deformation measuring apparatus of this invention which has the channel which consists of 2 conductors (metal film). (A) is a top view, (b) is a sectional view. ドットを含むチャネルに静電的に結合した電極(ゲート電極)を有する、本発明の変形量測定装置の概略図である。It is the schematic of the deformation measuring device of this invention which has the electrode (gate electrode) electrostatically couple | bonded with the channel containing a dot. 従来の変形量測定装置の概略図である。金属薄膜の抵抗に基づいて変形量を測定する。It is the schematic of the conventional deformation measuring device. The amount of deformation is measured based on the resistance of the metal thin film.

符号の説明Explanation of symbols

1 電極
2 導電体ドット
3 絶縁基板
4 絶縁性薄膜
5 応力
6 支持体
7 高さ(位置)検出器
8 シールド電極
9 接地電極
10 電圧電極
11 電圧出力電極
12 錘
13 羽(Fin)
14 プローブ
15 被測定体
16 ピエゾ駆動体
17 金属膜
18 チャネルと静電的に結合した電極
19 金属薄膜
1 Electrode 2 Conductor Dot 3 Insulating Substrate 4 Insulating Thin Film 5 Stress 6 Support 7 Height (Position) Detector 8 Shield Electrode 9 Ground Electrode 10 Voltage Electrode 11 Voltage Output Electrode 12 Weight 13 Wings (Fin)
14 Probe 15 Measured object 16 Piezo driver 17 Metal film 18 Electrode 19 electrostatically coupled to channel 19 Metal thin film

Claims (11)

絶縁基板、前記絶縁基板に配置された少なくとも一の電極対、および前記電極対の間を接続するチャネルを有する変形量測定装置であって、
前記チャネルは、トンネル電流が流れるように分離された2以上の導電体を含む、変形量測定装置。
A deformation measuring device having an insulating substrate, at least one electrode pair disposed on the insulating substrate, and a channel connecting the electrode pair,
The deformation measurement apparatus, wherein the channel includes two or more conductors separated so that a tunnel current flows.
前記チャネルは、導電体のドットアレイを含む、請求項1に記載の変形量測定装置。   The deformation amount measuring apparatus according to claim 1, wherein the channel includes a dot array of a conductor. 前記チャネルは、前記導電体を被覆する絶縁物をさらに含む、請求項1または2に記載の変形量測定装置。   The deformation amount measuring apparatus according to claim 1, wherein the channel further includes an insulator covering the conductor. 前記チャネルは、前記導電体を分散させる絶縁物をさらに含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の変形量測定装置。   The deformation measurement device according to claim 1, wherein the channel further includes an insulator that disperses the conductor. 前記電極対およびチャネルを、それぞれ複数有する、請求項1に記載の変形量測定装置。   The deformation amount measuring apparatus according to claim 1, comprising a plurality of electrode pairs and channels. 前記絶縁基板の一部に取り付けられた錘をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の変形量測定装置。   The deformation measuring device according to claim 1, further comprising a weight attached to a part of the insulating substrate. 前記絶縁基板の一部に取り付けられた板状物をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の変形量測定装置。   The deformation measuring device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a plate-like object attached to a part of the insulating substrate. 前記絶縁基板の一部に取り付けられたプローブをさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の変形量測定装置。   The deformation amount measuring apparatus according to claim 1, further comprising a probe attached to a part of the insulating substrate. 前記基板に配置されたチャネルに対して、静電的に結合した電極をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の変形量測定装置。   The deformation amount measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising an electrode electrostatically coupled to the channel disposed on the substrate. 絶縁基板、前記絶縁基板に配置された少なくとも一の電極対、および前記電極対の間を接続するチャネルを有し、前記チャネルは、トンネル電流が流れるように分離された2以上の導電体を含む、変形量測定装置の製造方法であって、
前記絶縁基板に、前記導電体を蒸着またはスパッタすることにより、前記チャネルを形成するステップを含む製造方法。
An insulating substrate, at least one electrode pair disposed on the insulating substrate, and a channel connecting the electrode pair, the channel including two or more conductors separated so that a tunnel current flows A method of manufacturing a deformation measuring device,
A manufacturing method including the step of forming the channel by vapor-depositing or sputtering the conductor on the insulating substrate.
絶縁基板、前記絶縁基板に配置された少なくとも一の電極対、および前記電極対の間を接続するチャネルを有し、前記チャネルは、トンネル電流が流れるように分離された2以上の導電体、および前記導電体を分散させる絶縁物を含む、変形量測定装置の製造方法であって、
前記絶縁基板に、前記導電体および絶縁物を同時蒸着または同時スパッタすることにより、前記チャネルを形成するステップを含む製造方法。
An insulating substrate, at least one electrode pair disposed on the insulating substrate, and a channel connecting between the electrode pair, wherein the channel includes two or more conductors separated so that a tunnel current flows; and A manufacturing method of a deformation amount measuring device including an insulator for dispersing the conductor,
A manufacturing method including the step of forming the channel on the insulating substrate by co-evaporating or co-sputtering the conductor and the insulator.
JP2006121276A 2006-04-25 2006-04-25 Deformation measuring device and its manufacturing method Pending JP2007292618A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006121276A JP2007292618A (en) 2006-04-25 2006-04-25 Deformation measuring device and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006121276A JP2007292618A (en) 2006-04-25 2006-04-25 Deformation measuring device and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007292618A true JP2007292618A (en) 2007-11-08

Family

ID=38763367

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006121276A Pending JP2007292618A (en) 2006-04-25 2006-04-25 Deformation measuring device and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007292618A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4965736B1 (en) * 2011-12-23 2012-07-04 隆彌 渡邊 Thermoelectric converter
KR101179625B1 (en) 2010-02-09 2012-09-05 한국과학기술원 band sensor
JP2020102949A (en) * 2018-12-21 2020-07-02 デクセリアルズ株式会社 Bend sensor, detection device, article, and detection method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101179625B1 (en) 2010-02-09 2012-09-05 한국과학기술원 band sensor
JP4965736B1 (en) * 2011-12-23 2012-07-04 隆彌 渡邊 Thermoelectric converter
JP2020102949A (en) * 2018-12-21 2020-07-02 デクセリアルズ株式会社 Bend sensor, detection device, article, and detection method
JP7161393B2 (en) 2018-12-21 2022-10-26 デクセリアルズ株式会社 Bending sensor, detection device, article and detection method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2940643B2 (en) Cantilever with built-in deflection sensor
JP3576677B2 (en) Electrostatic actuator, probe using the actuator, scanning probe microscope, processing device, recording / reproducing device
EP1657539A1 (en) Nanostructure resonant tunneling with a gate voltage source
JPH06507718A (en) How to assemble integrated and aligned tunnel chip pairs
JP2004093352A (en) Method for manufacturing extremely small multiple probe and surface characteristic analysis apparatus
Angelov et al. Six-axis AFM in SEM with self-sensing and self-transduced cantilever for high speed analysis and nanolithography
TW200931015A (en) Electrode for an ionization chamber and method producing the same
Tian et al. Design of a novel 3D tip-based nanofabrication system with high precision depth control capability
KR20170126682A (en) Strain Sensors and Mothod for Fabricating the Same
WO2009101519A1 (en) Resonant mems device that dectects photons, particles and small forces
JP2007292618A (en) Deformation measuring device and its manufacturing method
CN103336149B (en) Based on atomic force microscopy micro-cantilever and the application of nano particle dot array Quantum Transport
Gotszalk et al. Tip-based nano-manufacturing and-metrology
US6156216A (en) Method for making nitride cantilevers devices
US7866205B2 (en) Sample operation apparatus
US11029329B2 (en) Method of and system for detecting structures on or below the surface of a sample using a probe including a cantilever and a probe tip
US20050017173A1 (en) Individually addressable nanoelectrode array
CN108538765A (en) The transfer method of etching device and figure
Wang et al. Nanofabrication, effects and sensors based on micro-electro-mechanical systems technology
CN106556535A (en) A kind of mechanic property test method based on mechanics sensor
Zhang et al. A novel method to fabricate silicon nanoprobe array with ultra-sharp tip on (111) silicon wafer
Villarroya et al. AFM lithography for the definition of nanometre scale gaps: application to the fabrication of a cantilever-based sensor with electrochemical current detection
Wang et al. Development of a thermoelectric nanowire characterization platform (TNCP) for structural and thermoelectric investigation of single nanowires
JP2007010404A (en) Atomic force microscope probe
Peng et al. A microelectromechanical system for nano-scale testing of one dimensional nanostructures