スパッタ急冷法による単結晶 PMnN-PZT
46
[1] S. H. Baek … B. Eom, Science 334,958 (2011) [2] F. Calame, P. Muralt, Appl. Phys. Lett. 90, 062907 (2007) [3] N. Ledermann et al., Sens. Actuators A, 105, 162 (2003)0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 -28
-26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2
2 Transverse piezoelectric constant,e[C/m] 31,f 0 Relative dielectric constant,εr33
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Performance for gyroscope , (e31,f)2 /ε0εr33 [GPa]
C onv ent ional pol y P Z T
Performance for gyroscope , (e31,f)2 /ε0εr33 [GPa]
[1]
[2]
[3]
[1]
[2]
[3]
指紋認証
国立情報学研究所
越前功教授の実験（ロイター）
→ Fake fingerprint
高解像度デジタル カメラ像から
指紋情報を再現
TFT ベースの超音波指紋センサ（ Qualcomm ）
48
J. K. Schneider, Biometrics Within the Wireless and Mobile Computing Industry, 2013 Prof. D. Horsley’s seminar, 27 April 2017, Tohoku University
(Slides are available at S. Tanaka Lab website)
• PVDF piezoelectric
ultrasonic fingerprint sensor
• TFT-based manufacturing
• 500 dpi
• Scalable to virtually any size
• Single-finger, four finger and full hand sensor
Ultrasonic transducer
3 レベルの特徴を用いる高解像度指紋認証
Anil K. Jain et al., IEEE Trans. Pattern Analysis Machine Intelligence, 29, 1 (2007) pp. 15-26 Prof. D. Horsley’s Seminar, 27 April 2017, Tohoku University
(Slides are available at S. Tanaka Lab website)
集積化 MEMS 超音波指紋センサ
50
Prof. D. A. Horsley (UC Davis), Prof. B. E. Boser (UD Berkeley), InvenSense, Inc.
AlN
圧電薄膜Pixel size 43 × 58 μm
256 × 110 pixels
582 × 431 dpi FBI standard
500 dpi
以上 の解像度真皮下の構造 も画像化
湿気や汚れ に対する 堅牢性
Prof. D. Horsley’s Seminar, 27 April 2017, Tohoku Univ.
(Slides are available at S. Tanaka Lab website)
InvenSense の AlN 圧電 MEMS MPW サービス
VERSATILE CMOS-MEMS INTEGRATED PIEZOELECTRIC PLATFORM, J.M. Tsai1, … B. Boser2, D.
Horsley3, M. Rais-Zadeh4, … F. Assaderaghi1, 1InvenSense Inc., 2BSAC, UC Berkeley, 3BSAC, University of California, Davis, 4University of Michigan, Transducers 2015, pp. 2248-2251
←
標準的なInvenSense
の 集積化プロセ ス”Nasiri
キャビティSOI のキャビティは
pre-define
Al-Ge共晶接合
集積化・真空封止Mo/AlN
成膜→
（AlN 1
μm
厚）Avagoの特許切れ
圧電 MEMS スピーカ（ FhG ISIT ）
F. Stoppel et al. (Fraunhofer ISIT), Transducers 2017, T3P.098, pp. 2047-2050
52
•
クローズドダイヤフラムではなく，片持ち 梁構造によって大きな変位を実現。•
隙間を5 μm
にすることで，空気漏れの影 響なし。•
ウーハーアクチュエータが動くと，ツイー ターフレームは上に持ち上げられ，メンブ レン全体で低音域の音圧を発生できる。•
それでいて，ツイーターアクチュエータは，ウーハーアクチュエーターとは独立に動 くので，高音域の音圧を発生できる。
10 mm
角圧電 MEMS スピーカ（ FhG ISIT ）
F. Stoppel et al. (Fraunhofer ISIT), Transducers 2017, T3P.098, pp. 2047-2050
FhG ISIT MEMS speaker (10×10 mm2)
Commercial dynamic speaker (AAC DMSP0916S, 9×16×3 mm3)
設計特性
標準的な圧電
MEMS
プロセスで•
ウーハーとツイーターはそれぞれ共 振特性を持つが，うまく組み合わせて，効率のよい駆動と，それでいて比較 的良好な周波数特性を実現。
•
周波数特性はフラットではないが，駆 動信号の周波数特性を整形することロボットの全身を触覚センサで覆う
54 “Paro”, Intelligent Systems
“RIBA”, Riken
Care robot
Pet robot
ロボットを病院，介護施設，家庭などで使うには，
前身を覆う触覚センサーが重要
•
接触・衝突検知（安全）•
ボディ・コミュニケーションどうやって触覚セ ンサとコントロー ラとを繋ぐか？
I. Kumagai et al., IEEE/RSJ’12 (2012)
Robot skin
人間の場合，基 本的に107のレ セプターがそれ ぞれ脳に繋がっ ている。
Bus-connected tactile sensor
マルチセンサ実装プラットフォーム
従来技術
本技術
リレーノード
アナログセンサ
デジタルセンサ1
（I2C，SPI）
デジタルセンサ2
（1と異なるクロック）
（I2C，SPI）
アンプ，ADC
センサ・プラットフォームLSI
センサ・プラットフォームLSIを 用いた集積化センサ（小形）
省配線 高性能
統一した接続法 高密度
混雑した配線
低性能（特にアナロ グセンサのノイズ）
センサ毎の接続法 低密度
ノイズ
センサバス通信方式の比較
56
バスあたり設置数（個）
反応時間