| 講演名 | 2020-09-28 レクテナ昇圧素子に向けた傾斜反転ScAlN圧電薄膜トランス 木下 紗里那(早大/材研), 柳谷 隆彦(早大/材研/JST CREST), |
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| 抄録(和) | 無数の小型センサを散りばめるIoT社会には半永久的にワイヤレスで電源の供給をする技術が求められる。電波のエネルギーハーベスティングはレクテナという整流回路とアンテナから構成される素子を用いて行われる。しかし電波の強度は微弱であり、レクテナを効率的に駆動できない。そこで入力電波の電圧を昇圧する小型素子として、圧電薄膜共振子と圧電トランスの動作を組み合わせた新しい圧電トランス薄膜共振子を提案する。本報告では、ScAlN圧電薄膜の多層構造を用いた圧電トランス2種および誘電率の異なる異種材料を組み合わせた圧電トランスの作製に成功し、それぞれ電圧増幅を確認した。また、圧電薄膜トランスの電圧増幅率を定式化した。加えて簡易な等価回路を記述し、駆動周波数付近でMasonの等価回路モデルとよく一致した。 |
| 抄録(英) | Battery-less sensors require energy harvesting from the ambient environment. RF-DC conversion with a rectifying antenna (so-called rectenna) is generally used to obtain energy from ambient electromagnetic waves. However, RF-DC conversion efficiency significantly decreases for weak RF signals such as the ambient electromagnetic waves. In this study, we introduce new types of BAW piezoelectric transformers based on ScAlN thin films in order to amplify the RF signal in the rectenna. The theoretical voltage gain was simulated by Mason’s equivalent circuit model. We also derived the simple formula describing the voltage gain of the BAW piezoelectric transformers without using the circuit model. New simpler model which is enough accurate in the vicinity of the resonant frequency was derived. The new 3 types of BAW piezoelectric transformers (based on (i) c-axis zig-zag HBAR structures, (ii) c-axis zig-zag FBAR structures and (iii) the combination of PZT and ScAlN thin films) were experimentally and theoretically demonstrated. |
| キーワード(和) | 圧電トランス / レクテナ昇圧素子 / c軸傾斜配向ScAlN薄膜 / 圧電薄膜の多層化 |
| キーワード(英) | Piezoelectric transformer / Rectenna / c-Axis tilted ScAlN film / Polarity inverted multilayer piezoelectric film |
| 資料番号 | US2020-35 |
| 発行日 | 2020-09-21 (US) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | US |
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| 開催期間 | 2020/9/28(から1日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Web Meeting |
| テーマ（和） | 一般(共催：東北大学電気通信研究所 超音波エレクトロニクス研究会、日本超音波医学会光超音波画像研究会、レーザー学会光音響イメージング技術専門委員会) |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 三浦 光(日大) |
| 委員長氏名（英） | Hikaru Miura(Nihon Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 近藤 淳(静岡大) / 小池 義和(芝浦工大) |
| 副委員長氏名（英） | Jun Kondo(Shizuoka Univ.) / Yoshikazu Koike(Shibaura Inst. of Tech.) |
| 幹事氏名（和） | 小山 大介(同志社大) / 荒川 元孝(東北大) |
| 幹事氏名（英） | Daisuke Koyama(Doshisha Univ.) / Mototaka Arakawa(Tohoku Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 平田 慎之介(東工大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Shinnosuke Hirata(Tokyo Inst. of Tech.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Ultrasonics |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | レクテナ昇圧素子に向けた傾斜反転ScAlN圧電薄膜トランス |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | c-Axis tilted ScAlN film piezoelectric transformer in the UHF range |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 圧電トランス / Piezoelectric transformer |
| キーワード(2)（和/英） | レクテナ昇圧素子 / Rectenna |
| キーワード(3)（和/英） | c軸傾斜配向ScAlN薄膜 / c-Axis tilted ScAlN film |
| キーワード(4)（和/英） | 圧電薄膜の多層化 / Polarity inverted multilayer piezoelectric film |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 木下 紗里那 / Sarina Kinoshita |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 早稲田大学/各務記念材料技術研究所(略称：早大/材研) Waseda University/ZAIKEN(略称：Waseda Univ./ZAIKEN) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 柳谷 隆彦 / Takahiko Yanagitani |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 早稲田大学/各務記念材料技術研究所/JST CREST(略称：早大/材研/JST CREST) Waseda University/ZAIKEN/JST CREST(略称：Waseda Univ./ZAIKEN/JST CREST) |
| 発表年月日 | 2020-09-28 |
| 資料番号 | US2020-35 |
| 巻番号（vol） | vol.120 |
| 号番号（no） | US-174 |
| ページ範囲 | pp.45-50(US), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2020-09-21 (US) |