2017 Fiscal Year Research-status Report
MEMS構造体と磁性薄膜の融合による高効率電磁型環境発電デバイス
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16K06308
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
藤田 孝之 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (50336830)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | エナジーハーベスタ / MEMS / 磁性薄膜 / NdFeB |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず前年度に発生したNdFeB磁性薄膜RFマグネトロンスパッタ装置のトラブルを解決した．成膜，着磁の試験の結果，規定通りの性能が得られていることを確認した．計画に遅れが生じていたため，H29年度以降の研究計画のなかで，⑥両面対称構造による平坦化と高効率化に取り組んだ．シリコンの両面にコルゲート構造（凹凸形状）を形成し，その表面にNdFeB磁性膜を両面対称に成膜することでシリコン構造体の反りを低減する．従来構造と異なり固定可動マス上にコルゲート磁性膜を作製し，両面に蛇行コイル付きウエハを貼り合わせた．
最終工程であるチップへの切り分けにおいて，ダイサー装置にトラブルが発生したため，他機関の装置を用いた結果，大幅な歩留まり低下をまねき発電実験には至らなかった．しかしながら，磁性体を製膜したサンプルを白色表面形状計で評価した結果，曲率半径が5mから40mに向上した．この結果よりエアギャプを30μmから2μmまで低減できると仮定し，シミュレーションにより発電電力を190倍の48μWにできることを確認した．
派生研究として，コルゲート構造によって反磁界を低減した磁気反発構造と静電エレクトレット型エナジーハーベスタを組み合わせ，静電型で問題となるプルイン現象を回避する構造を提案，試作した．また磁性薄膜を振動型ハーベスタのバネ上に形成し，構造体衝突による破損を防止する機構も考案，試作している．
以上の途中結果を研究会，学会で報告している．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
装置トラブルにより一部計画に遅れが生じたが，先行して両面対称構造に取り組み，初期実験結果より大幅な反りの低減すなわち狭エアギャップ化の可能性が実験により検証され，さらにシミュレーションによって発電量の向上が確認できた．引き続きプロセスの歩留まりを向上させ，発電実験に取り組む．以上を総合的に判断し(2)のおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
作製プロセスにおいて実績のある30μmエアギャップでの試作を完了させて発電実験を行う．同ギャップでの解析結果の比較検証から，低反り形状での狭ギャップの試作を続ける．またコルゲート形状の微細化によって反磁界の低減に取り組み，より高い表面磁束密度による発電量の向上にも取り組む．
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