高分子樹脂を用いた圧電発電の高効率化

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26870901
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 岩崎 渉 独立行政法人産業技術総合研究所, 生産計測技術研究センター, 研究員 (20712508)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: マイクロ・ナノデバイス / 圧電体

Outline of Annual Research Achievements

本研究では一般的な圧電体材料の一つであるAlNにスカンジウムを転換することで発電性能を向上させた新規の圧電体であるScAlNの加工方法について検討した。表面にSiO2膜が形成されたシリコンウェハ上にScAlNをスパッタリングにより堆積した。その上にフォトリソグラフィーにより所定のパターンに加工したレジストをマスクとしてウェットエッチングによりScAlNを加工した。ウェットエッチングにはレジストをマスクとして用いるためアルカリ性の混酸を用いた。混酸にはリン酸を50～67%、硝酸を7~12%、酢酸を5~7%の濃度で変更しエッチングの条件を検討した。その結果、これらの濃度範囲内ではレジストにダメージを与えることなく、ScAlNを加工することに成功した。また、燐酸、硝酸の濃度を高くすることでより早いエッチング速度を達成することができた。
また、低周波で振動可能な振動発電デバイスの構造を考慮し、表面にSiO2膜が形成されたSOI基板のデバイス層にCr/Au/Crの下部電極をその上にScAlNを、更にその上にCr/Au/Crの上部電極をそれぞれスパッタリングにより堆積し、それぞれの電極層と圧電体をフォトリソグラフィーとウェットエッチングによりそれぞれ最適な構造にパターニングすることに成功した。今後はSOI基板のハンドル層を深堀加工することで、デバイス層を片持ち梁構造にし、ScAlNの特性評価を行う予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究で最も重要であったScAlNの加工に成功し、一定の成果が得られた。

Strategy for Future Research Activity

実際に低周波で振動する様々な構造のデバイスを作製し、加振器を用いて発電特性の評価を行う。また、圧電体をポリイミド等の高分子樹脂上に作製したデバイスも作製し、その特性を評価する。

Causes of Carryover

予定していたよりも外部施設の利用時間、回数が少なかったため目的を達成するのに必要な旅費や利用料が安価になったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

研究を加速するために、より高性能な設備を利用するための旅費、施設利用料や成果の普及に利用する。