JP2009521203A - 結合型の圧電半導体ナノ発電機 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図2A
Description
Claims (35)
- 発電機であって、
a.第1の基板と、
b.第1の端部と、当該第1の端部に対向し、且つ前記第1の基板に隣接して配置されている第2の端部とを有する半導体圧電構造であって、当該構造は柔軟性を有し、前記第1の端部付近に力が加えられると湾曲し、それによって当該半導体圧電構造の前記第1の端部の一部における第1の側部と第2の側部との間に電位差を生じるものである、前記半導体圧電構造と、
c.前記第1の端部と通電するように配置されている第1の導電性接触子であって、前記構造の前記第1の端部の一部と当該第1の導電性接触子との間にショットキー障壁を生じさせる物質から本質的に成り、さらに前記構造に対して、当該構造が変形されると前記ショットキー障壁が順バイアスされる位置に配置されていることにより、当該第1の導電性接触子から前記第1の端部に電流が流れるものである、前記第1の導電性接触子と、
d.前記第2の端部と通電するように配置されている第2の導電性接触子と
を有する発電機。 - 請求項1記載の発電機において、この発電機は、さらに、
前記第1の導電性接触子および前記第2の導電性接触子の双方に電気的に連結された回路素子を有するものである。 - 請求項1記載の発電機において、前記構造はナノ構造を有するものである。
- 請求項1記載の発電機において、前記構造は単結晶性である。
- 請求項3記載の発電機において、前記ナノ構造はナノロッドを有するものである。
- 請求項3記載の発電機において、前記ナノ構造はナノワイヤーを有するものである。
- 請求項3記載の発電機において、前記ナノ構造はナノチューブを有するものである。
- 請求項3記載の発電機において、前記ナノ構造はナノリボンを有するものである。
- 請求項3記載の発電機において、前記ナノ構造はナノベルトを有するものである。
- 請求項1記載の発電機において、前記半導体圧電構造は酸化亜鉛を含むものである。
- 請求項1記載の発電機において、前記第1の導電性接触子は金属を含むものである。
- 請求項1記載の発電機において、前記半導体圧電構造は前記第1の基板から上方へ延出する複数のナノロッドを有し、前記第1の導電性接触子は前記第1の基板に対して平行、且つ当該第1の基板から間隔をおいて配置された起伏のある表面を有するものである。
- 請求項12記載の発電機において、前記起伏のある表面は複数の波形を形成するものである。
- 請求項12記載の発電機において、前記起伏のある表面は前記第1の基板に向かう方向へ方向付けられた複数のナノボウルを形成するものである。
- 請求項1記載の発電機において、前記半導体圧電構造は前記第1の基板から上方へ延出する複数のナノロッドを有し、前記第1の導電性接触子は、
a.前記第1の基板の対して平行、且つ前記ナノロッドに対して横方向の縁部を有する導電性ブレードと、
b.前記ブレードを前記複数のナノロッドに対して横断移動させて前記ナノロッドのセットを湾曲させ、さらに当該ブレードを前記ナノロッドのセットの各端部に接触させることにより、前記ブレードと前記ナノロッドのセットとの間に順バイアスショットキー障壁を形成する機構と
を有するものである。 - 請求項1記載の発電機において、前記半導体圧電構造は、軸を中心として回転自在なコアから径方向に延出した複数のナノロッドを有するものである。
- 請求項16記載の発電機において、前記第1の導電性接触子は一定の関係で前記コアから離間されており、これにより前記コアが回転するのに伴い前記ナノロッドの各々の第1の端部が移動して前記第1の導電性接触子に接触し、順バイアスショットキー障壁を形成するものである。
- 請求項1記載の発電機において、前記半導体圧電構造は前記第1の基板から上方へ延出する複数の半導体圧電ナノロッドを有し、前記第1の導電性接触子は第2の基板から下方へ延出する複数の導電性ナノロッドを有し、さらに、この導電性ナノロッドは、前記半導体圧電ナノロッドの各セットの第1の端部が当該導電性ナノロッドの各セットの第1の端部に隣接するように配置されており、これにより前記導電性ナノロッドが前記半導体圧電ナノロッドに対し横方向に振動すると、前記導電性ナノロッドの少なくとも1つが前記半導体圧電ナノロッドの少なくとも1つに接触して順バイアスショットキー障壁が形成されるものである。
- 請求項1記載の発電機において、前記半導体圧電構造は前記第1の基板から上方へ延出する複数のナノロッドを有し、前記第1の導電性接触子は、前記基板から間隔をおいて配置され、前記複数のナノロッドのセットに接触した導電層を有するものである。
- 請求項19記載の発電機において、この発電機は、さらに、
前記基板と前記導電層との間に設けられた変形可能な絶縁層を有するものである。 - 請求項20記載の発電機において、前記変形可能な絶縁層は、当該発電機に所定の力が加えられた場合に前記ナノロッドが湾曲するのを可能にする上で十分可塑性のある物質を含むものである。
- 請求項20記載の発電機において、前記変形可能な絶縁層は有機化合物を含むものである。
- 請求項20記載の発電機において、前記導電層は金属を含むものである。
- 請求項23記載の発電機において、前記金属は金を含むものである。
- 請求項20記載の発電機において、前記導電層は導電性ポリマーを含むものである。
- 発電機を作製する方法であって、
a.第1の基板から半導体圧電構造を成長させる工程と、
b.第1の導電性接触子を前記半導体圧電構造に対して一定の位置に配置することにより、前記半導体圧電構造が湾曲すると前記第1の導電性接触子が前記半導体圧電構造の一部と通電し、当該導電性接触子と当該半導体圧電構造との間に順バイアスショットキー障壁が形成されるようにする工程と
を有する方法。 - 請求項26記載の方法において、この方法は、さらに、
前記第1の導電性接触子を電気的負荷に電気的に連結する工程を有するものである。 - 請求項26記載の方法において、前記成長工程は、
a.前記第1の基板に触媒粒子を適用する工程と、
b.前記触媒粒子、前記第1の基板、および気相前駆物質を一定の環境内に配置して、前記気相前駆物質を前記触媒粒子上に蒸着させる工程と、
c.所定の時間後、前記環境から前記基板を取り出す工程と
を有するものである。 - 請求項26記載の方法において、この方法は、さらに、
a.平面上に起伏のある表面を有するように前記第1の導電性接触子を作製する工程と、
b.前記第1の導電性接触子を、前記第1の基板に平行、且つ当該第1の基板から間隔をおいて配置する工程と
を有するものである。 - 請求項29記載の方法において、前記作製工程は導電性物質から複数のナノボウルを形成する工程を有するものである。
- 請求項30記載の方法において、前記形成する工程は、
a.第2の基板の表面上に複数の有機球体を配置する工程と、
b.前記有機球体に金属酸化物を適用して、前記有機球体の周囲に金属酸化物シェルを形成する工程と、
c.各金属酸化物シェルの一部およびそれに対応した各有機球体の一部を除去する工程と、
d.各有機球体の残りの部分をすべて除去することにより、前記第2の基板上に複数のボウル形状の構造を残す工程と
を有するものである。 - シート発電機を作製する方法であって、
a.基板から上向きに複数の半導体圧電構造を成長させる工程と、
b.前記基板上に一定のレベルまで第1の変形可能な層を成膜し、当該変形可能な層が、所定のレベルまで前記複数の半導体圧電構造の各々を取り囲むようにする工程と、
c.前記変形可能な絶縁層の上方に導電性接触層を成膜し、当該導電層に下向きの力が加えられたとき、当該導電層が前記複数の半導体圧電構造と通電するようにする工程と
を有する方法。 - 請求項32記載の方法において、前記導電層を成膜する工程は、導電性金属を成膜する工程を有するものである。
- 請求項32記載の方法において、前記導電層を成膜する工程は、導電性ポリマーを成膜する工程を有するものである。
- 請求項32記載の方法において、前記複数の半導体圧電構造を成長させる工程は、複数のナノロッドを成長させる工程を有するものである。
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