カリウムイオンエレクトレットにおける負電荷蓄積機構の第一原理計算による検討

カテゴリ: 論文誌(論文単位)

グループ名: 【E】センサ・マイクロマシン部門

発行日: 2021/08/01

タイトル(英語): Investigation of Negative Charge Storage Mechanism in the Potassium Ion Electret by First-Principle Calculations

著者名: 中西　徹（名古屋大学大学院工学研究科），宮島　岳史（名古屋大学大学院工学研究科），長川　健太（名古屋大学未来材料・システム研究所），洗平　昌晃（名古屋大学未来材料・システム研究所），杉山　達彦（静岡大学電子工学研究所），橋口　原（静岡大学電子工学研究所），白石　賢二（名古屋大学未来材料・システム研究所）

著者名(英語): Toru Nakanishi (Graduate School of Engineering, Nagoya University), Takeshi Miyajima (Graduate School of Engineering, Nagoya University), Kenta Chokawa (Institute of Materials and Systems for Sustainability, Nagoya University), Masaaki Araidai (Institute

キーワード: カリウムイオンエレクトレット，エネルギーハーベスティング，振動発電，アモルファスSiO2，局所構造　　potassium-ion electret，energy harvesting，vibration-powered microelectromechanical generators，amorphous SiO2，local structure

要約(英語): A potassium-ion electret, which is a key element of vibration-powered microelectromechanical generators, is a material that permanently stores negative charge. However, the charge storing mechanism of a potassium-ion electret is still unclear. In this study, we theoretically study the atomic and electronic structures of amorphous SiO2 with and without potassium atoms using first-principles molecular-dynamics calculations. As a result of calculations, we confirmed the existence of a fivefold-coordinated Si atom with five Si-O bonds as a characteristic local structure in a-SiO2 with potassium atoms, which is negatively charged. This result indicates that the fivefold-coordinated Si structure is the physical origin of the negative charge observed in potassium-ion electret. Furthermore, we show the guidelines for the experimental observation of the fivefold-coordinated structure and the fabrication of high-reliability potassium-ion electret.

本誌: 電気学会論文誌E（センサ・マイクロマシン部門誌） Vol.141 No.8 （2021）

本誌掲載ページ: 292-298 p

原稿種別: 論文／日本語

電子版へのリンク: https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejsmas/141/8/141_292/_article/-char/ja/