超高品質因子を持つダイヤモンドカンチレバーとそのセンサーチップの開発に成功物質・材料研究機構
微小な梁の一端が固定されたカンチレバーと，電子回路を1つの基板上に集積化したMEMSセンサーは，ガスセンサーや質量分析装置，走査型顕微鏡プローブなどに使われている。今後，防災や医療などの分野で応用が見込まれており，感度や信頼性のさらなる向上が求められている。ダイヤモンドは，弾性定数，機械的硬度等が物質中で最高値を有する材料であり，高信頼性，高感度なMEMSセンサーの実現が期待できるが，その硬度から3次元での微細加工が困難だった。同グループは，イオンビームを用いた加工技術「スマートカット」を開発し，2010年に単結晶ダイヤモンドのカンチレバー作製に成功した。しかし，表面の欠陥などが原因で感度は既存のシリコン製のカンチレバーと同等程度であった。
今回，ダイヤモンド表面を原子スケールでエッチングする技術を新たに開発し，スマートカットで加工した単結晶タイヤモンドのカンチレバー表面の結晶欠陥を取り除く ことで，感度を表す品質の指標「Q値」で100万以上の値を持つダイヤモンドカンチレバーの開発に成功した。
さらに，カンチレバーを振動させる回路と，振動をセンシングする電子回路を同時にカンチレバー上に集積化する新たなMEMSデバイスコンセプトを提案し，電気信号で駆動する単結晶ダイヤモンドMEMSチップの実証実験に成功した。開発した単結晶ダイヤモンドMEMSチップを実際に駆動させたところ，高感度，低い動作電圧，高温動作（600 ℃）などの非常に高い性能を示した。
今後，ダイヤモンド製のMEMSチップ実用化に向けた基盤技術を確立することで，単分子の質量の違いを検知できるような超高感度で，高速・小型かつ信頼性の高いセンサーなどへの展開が期待される。
