ハイブリッドヘテロ界面を用いた圧電体薄膜の高機能化

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02622
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 高橋 竜太 日本大学, 工学部, 准教授 (80546573)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 酸化物エレクトロニクス / ヘテロ構造 / 圧電体 / 振動発電

研究成果の概要

無機物と有機物のそれぞれの長所が組み合わさったハイブリッド界面を作り出し、高い出力を有する柔らかい圧電体を実現させる。圧電体は曲がると電気を発する、または電気を加えると曲がる性質を有しており、日常生活で使用される幅広い電気製品に使用されている機能材料である。このようなフレキシビリティーのある材料を単結晶性のセラミック薄膜と有機ポリマー樹脂で積層することによって作り出し、圧電体デバイスを作り出すことを目的とする。圧電性を使ったセンサー応用に限らず、機械的な振動から電気を作り出す振動発電デバイスに応用し、来たる IoT社会を担う微小エネルギーを作り出すデバイスとしての機能を発現させる。

自由記述の分野

薄膜デバイス

研究成果の学術的意義や社会的意義

酸化物単結晶薄膜を基板から剥離するプロセスとして、水に溶解するBaOの犠牲層を用いたプロセスを新しく提案した。本プロセスを利用し、強誘電体であるBaTiO3の単結晶薄膜をSrTiO3(001)基板から剥離し、高分子材料であるPDMSを接着層として使うことで、フレキシブルなPET基板上に転写することを可能にした。強誘電体は圧電性の性質を有しており、歪みを加えることで電圧を発生するだけでなく、電圧印加によって結晶が歪む材料である。日常生活で使用される電気製品の様々なセンサー材料としてだけでなく、振動エネルギーを電気のエネルギーに変換する振動発電デバイスまで様々な応用が期待される結果と言える。