応力補償構造を用いたScAlN振動発電デバイス

カテゴリ: 部門大会

論文No: 02pm1-PS-214

グループ名: 第34回「センサ・マイクロマシンとその応用システム」シンポジウム論文集

発行日: 2017/10/24

タイトル(英語): ScAlN vibration energy harvester with stress compensation

著者名: 武井 亮平(産業技術総合研究所),牧本 なつみ(産業技術総合研究所),田原 竜夫(産業技術総合研究所),秋山 守人(産業技術総合研究所),伊藤 寿浩(産業技術総合研究所),小林 健(産業技術総合研究所)

著者名(英語): Ryohei Takei| Natsumi Makimoto |Tatsuo Tabaru| Morito Akiyama |Toshihiro Itoh| Takeshi Kobayashi

キーワード: 振動発電,圧電MEMSデバイス,ScAlN,片持ち梁,環境振動

要約(日本語): 圧電材料であるAlNにScを添加することで、誘電率の上昇を2倍程度に抑制しながらも圧電定数を5倍にすることができる。ところが、ScAlNは非常に大きな圧縮応力を有しており、100Hz以下の低周波数領域に共振周波数を持つ片持ち梁型の振動発電デバイスは作製することが困難であった。そこで、ScAlNの応力を補償する構造として引張応力を有するAlNと積層する構造を考案し、試作した。その結果、規格化発電量でおよそ3.7倍に上昇させることができた。

要約(英語): This paper addresses a ScAlN vibration energy harvester (VEH). A ScAlN thin film has a large piezoelectric effect, but it has a large compressive stress of ~1 GPa, resulting in a decrease in an efficiency of energy harvesting. In this paper, we introduced an AlN stress compensation layer inserted in between a bottom electrode and a ScAlN film.

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