Study on electret degradation mechanism toward extended reliability of vibrational energy harvester

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01271
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 20010:Mechanics and mechatronics-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: TOSHIYOSHI Hiroshi 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50282603)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橋口 原 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (70314903)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: MEMS / 振動発電 / エナジーハーベスタ / エレクトレット

Outline of Final Research Achievements

This work is performed to improve the efficiency and the reliability of MEMS-type environmental vibrational energy harvesting that is considereed suitable as a power source for IoT-type wireless sensors. The specific action items include (1) analysis and elucidation of the aging deterioration of the electret charge density stored in silicon oxide, (2) development of measure to suppress the degradation of electret potential, such as application of barrier materials against reducing gases, and (3) device implementation of energy harvesters using the newly obtained knowledge to improve electret reliability.

Free Research Field

電気電子システム工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ＩｏＴ無線センサは、生産活動や商業活動のエビデンスベース意思決定に必要なデータを取得する技術として期待されており、クラウドコンピューティングの発達に支援されて多方面の分野で利用が進みつつある。しかしながら、その電源には従来の電池を使用することが多く、大量のセンサを必要とする次世代ＩｏＴではその電池交換のコストが問題視されている。これを解決する手段として、高信頼性のエナジーハーベスタが必要であり、本研究は振動発電型エナジーハーベスタの基盤材料であるエレクトレットの信頼性を高める基礎技術を研究開発した。