名古屋大学グローバルCOEプログラム マイクロ・ナノメカトロニクス教育研究拠点
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組織メンバー

 組織メンバー紹介


教授 佐藤 一雄 
所属
サブリーダー(国際連携推進担当)
工学研究科マイクロ・ナノシステム工学専攻
主な研究分野
MEMS・微細加工
Phone
Fax
メール
URL
http://www.mech.nagoya-u.ac.jp/mems/
研究紹介
マイクロマシン(MEMS)研究の草分けとして,マイクロマシニングプロセスの研究,マイクロ材料の機械的特性評価の研究など,マイクロ・ナノメータ領域の理工学に取組み,その活動は国際的に著名である.MEMS, Transducersなど当該分野の国際会議の大会委員長,論文委員長を歴任,複数の国際論文誌のエディタをつとめる.2006年,日本機械学会に部門横断組織「マイクロ・ナノ工学専門会議」を創設した.
1.研究業績
1) シリコンの結晶異方性エッチングの研究
アルカリ水溶液でシリコンをエッチングするさいに現れる顕著な結晶方位依存性を全ての結晶方位にわたって初めて明らかにし,データベースODETTEとして公開した.この知見に基づき,多様な3次元構造体の加工プロセスを設計するための解析ツール(MICROCAD)を開発し,産業界に貢献している.エッチング現象の解明を目的として,基礎物理化学研究者を含む学際的ネットワークをつくり,その中心になって国際共同研究,国際ワークショップを運営している.
2) マイクロ材料の機械的特性
マイクロデバイスの構造材料として使われる薄膜材料の機械的性質を計測・評価する目的で,微小な薄膜試験片を基板表面上に支持し,基板上で単軸引張試験にかけることができる「オンチップ引張試験」を創案し,0.1ミクロン薄膜の引張り試験を実現した.NEDOの国際標準化事業に参加し,マイクロマシン材料の特性評価試験方法,疲労試験法に関する標準化を日本から提案すべく,活動している.
3) MEMSデバイス・システムの開発
1980年代前半から一貫して,シリコン単結晶を機械素子の一部とする様々なデバイス・システムを開発してきた.例えば,細胞融合装置,自動車用加速度センサ,超音波顕微鏡レンズ,AFMプローブ,等である.現在も国内外との活発な共同研究で,新しいデバイス・システムの開発に関わっている.
2.共同研究実績
科研費国際学術共同研究(’98-’99年)リーダー「シリコンの結晶異方性エッチングプロセスモデルの研究」,共同参加国:日本・オランダ・フランス. JSPS二国間交流事業共同研究(’05-’07年)リーダー「シリコンの結晶異方性エッチングの物理化学とMEMSへの応用展開」,相手国:フィンランド
3.本事業との関連性
MEMSに関わる機械科学を究明するため,以下の研究を進める.(1)MEMS加工の科学を追究する:いまだに多くの謎をもつシリコン,水晶などの結晶異方性エッチングメカニズム解明を目的として,固液界面の原子・分子レベルの反応モデルを研究する. (2)材料の微細化による新機能発現を解明する:2006年に発見したシリコン単結晶の室温付近における脆性・延性破壊遷移を研究対象とし,これに及ぼす寸法効果とそのメカニズムを解明する.
代表的な論文
<主な発表論文>
(1) Study of corner compensating structures and fabrication of various shapes of MEMS structures in pure and surfactant added TMAH, Prem Pal, K. Sato, M. Shikida and M.A. Gosalvez, Sensors and Actuators A, doi:10.1016/j.sna.2008.09.002 (2009)
(2) Various shapes of silicon freestanding microfluidic channels and microstructures in one step lithography, Prem Pal and K. Sato, J. Micromech. Microeng. 19-5 #055003 (2009)
(3) Suspended Si microstructures over controlled depth micromachined cavities for MEMS based sensing devices, Prem Pal and K. Sato, Sensor Letters 7-1, 11-16 (2009)
(4) Development of self vibration/detection AFM probe using quartz tuning-fork, H. Hida, M. Shikida, K. Fukuzawa, S. Murakami, K. Sato, K. Asaumi, Y. Iriye and K. Sato, IEEJ Trans. Electrical and Electronic Engineering 3-4, 378-385 (2009)
(5) Fabrication of a Quartz Tuning-Fork Probe with a Sharp Tip for AFM Systems, H. Hida, M. Shikida, K. Fukuzawa, S. Murakami, K. Sato, K. Asaumi, Y. Iriye and K. Sato, Sensors and Actuators A 148-1, 311-318 (2008)
(6) Suspended Si microstructures with rounded concave and sharp convex corners using wafer bonding and wet anisotropic etching, Prem Pal, K. Sato and M. Shikida, ECS Transactions 16-8, 133-140 (2008)
(7) Atomistic methods for the simulation of evolving surfaces, M.A. Gosalvez, Y. Xing, K. Sato and R.M. Nieminen, J. Micromech. Microeng. 18-5, #055029 (2008)
(8) Analytical solution of the continuous cellular automaton for anisotropic etching, M.A. Gosalvez, Y. Xing, and K. Sato, J. Microelectromechanical Systems 17-2, 410-431 (2008)
(9) Fabrication of a wearable fabric tactile sensor produced by artificial hollow fiber, Y. Hasegawa, M. Shikida, D. Ogura, Y. Suzuki and K. Sato, J. Micromech. Microeng. 18-8, #085014 (2008)
(10) Fabrication of a bubble-driven arrayed actuator for a tactile display, M. Shikida, T. Imamura, S. Ukai, T. Miyaji and K Sato, J. Micromech. Microeng. 18-6, #065012 (2008)
(11) A palmtop-sized rotary-drive-type biochemical analysis system by magnetic bead handling, M. Shikida, N. Nagao, R. Imai, H. Honda, M. Okochi, H. Ito, K. Sato, J. Micromech. Microeng. 18-3, #035034 (2008)
(12) The effect of temperature on fracture toughness in single-crystal-silicon film and transition in its fracture mode, S. Nakao, T. Ando, M. Shikida and K. Sato, J. Micromech. Microeng. 18-1, #015026 (2008)
(13) Effect of Cu impurities on wet etching of Si (110): formation of trapezoidal hillocks, T. Hynninen, M.A. Gosalvez, A.S. Foster, H. Tanaka, K. Sato, et al., New Journal of Physics 10, #13033 (2008)
(14) Step flow-based cellular automaton for the simulation of anisotropic etching of complex MEMS structures, Y. Xing, M.A. Gosalvez and K. Sato, New Journal of Physics 9, #436 (2007)
(15) Study of rounded concave and sharp edge convex corners undercutting in CMOS compatible anisotropic etchants, P. Pal, K. Sato, M.A. Gosalvez and M. Shikida, J. Micromech. Microeng. 17, 2299-2307 (2007)
(16) Fabrication techniques of convex comers in a (100)-silicon wafer bulk micromachining: a review, P. Pal, K. Sato and Sudhir Chandra, J. Micromech. Microeng. 17, R111-R133 (2007)
(17) First-principles calculations of Cu adsorption on an H-terminated Si surface, A.S. Foster, M.A. Gosalvez, T. Hynninen, R.M. Nieminen and K. Sato, Physical Review B 76, 075315 (2007)
(18) An atomistic introduction to anisotropic etching, M.A. Gosalvez, K. Sato, A. Foster, R. Nieminen and H. Tanaka, J. Micromech. Microeng. 17-4, S1-S26 (2007)
(19) Characteristics of on-wall in-tube flexible thermal flow sensor under radically asymmetric flow condition, Z. Tan, M. Shikida, M. Hirota, Y. Xing, K. Sato, T. Iwasaki and Y. Iriye, Sensors & Actuators A-138, 87-96 (2007)
(20) Experimental and theoretical study of an on-wall in-tube flexible thermal sensor, Z. Tan, M. Shikida, M. Hirota, K. Sato, T. Iwasaki and Y. Iriye, J. Micromech. Microeng. 17-4, 679-686 (2007)
(21) A force transmission system based on a tulip-shaped electrostatic clutch for haptic display devices, H. Sasaki, M. Shikida and K. Sato, J. Micromech. Microeng. 16-12, 2673-2683 (2006)
(22) An active tactile sensor for detecting mechanical characteristics of contacted objects, Y. Hasegawa, M. Shikida, H. Sasaki, K. Itoigawa and K. Sato, J. Micromech. Microeng. 16-8, 1625-1632 (2006)
(23) Anisotropic etching of a silicon as a tool for creating injection molding tooling surfaces, J. Werkmeister, M.A. Gosalvez, P. Willoughby, A. Slocum and K. Sato, J. Microelectromechanical Systems 15-6, 1671-1680 (2006)
(24) Apparent activation energy during surface evolution by step formation and flow, M.A. Gosalvez, D. Cheng, R. Nieminen and K. Sato, New Journal of Physics 8, 1-11 (2006)
(25) Mechanical properties of a micron-sized SCS film in a high-temperature environment, S. Nakao, T. Ando, M. Shikida and K. Sato, J. Micromech. Microeng. 16-4, 715-720 (2006)
(26) 著書:Comprehensive Microsystems Vol.1 ‘Wet etching’(分担執筆,佐藤一雄), Elsevier (2007)
(27) 著書:EE Textセンサ・マイクロマシン工学(分担執筆,佐藤一雄), オーム社(2005)
(28) 著書:マイクロ化学チップの技術と応用(分担執筆,佐藤一雄), 丸善(2004)
(29) 訳書:シリコンマイクロ加工の基礎,M. Elwenspoek, H. V. Jansen共著,田畑修,佐藤一雄 共訳,(シュプリンガーフェアラーク東京)(2001)
(30) 編著:大学版・創造性モノづくり実習マニュアル,ダイテック(2007)
<受賞>
2007年 日本機械学会功労賞
2007年 電気学会電気学術振興賞著作賞「EE Text センサ・マイクロマシン工学」
1999年 日本機械学会東海支部アントレプレナー賞「マイクロマシン用プロセスシミュレータの開発と事業化」
1994年 精密工学会技術賞「マイクロマシニングを応用した1対1細胞融合装置の開発」
1989年 計測自動制御学会論文賞「PWM静電サーボ式加速度センサにおける質量部の挙動解析」
1986年 日本塑性加工学会論文賞「鍛造・押出加工解析のための汎用シミュレータ」

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