Laser Focus World JAPAN　レーザーフォーカスワールドジャパン

January 17, 2012, Evanston--ノースウエスタン大学の研究者が、直径100nmオーダーの窒化ガリウム(GaN)ナノワイヤが3Dで強い圧電力を示すことを報告した。
GaNは技術的に最も関連性の強い半導体材料の1つとされており、今日、ブルーレーザやLEDなど、どこにでもある。ごく最近、GaNナノワイヤベースのナノジェネレータが機械的エネルギー(生体力学的な運動)を電気エネルギーに変換できることが実証された。
「ナノワイヤは1Dナノ構造ではあるが、圧電効果、電気機械結合の線形形式は本来3Dである。われわれは、これらナノワイヤは、3Dで圧電効果を示すものと考えており、バルク材料と同様、個別のナノワイヤでもすべて圧電定数を得ること目標としている」とマコーミックスクール工学、応用科学のHoracio Espinosa氏はコメントしている。
研究チームが明らかにした成果では、60nm程度の個別のGaNナノワイヤが3Dでバルク材料の6倍の圧電効果があることを示した。生成された電荷は圧電定数でリニアにスケールするので、この発見はナノワイヤが機械エネルギーの電気エネルギーへの変換で6倍までの効率を持つことを示している。
計測にあたって研究チームは、1個のナノワイヤに異なる方向から電界をかけ、ピコメートルレンジの小さな変位を計測した。研究チームは、AFMの高精度変位計測を利用した走査型プローブ顕微鏡をベースにある方法を考案した。
「計測は非常に困難を極めた、水素原子サイズよりも100倍も小さな変位を正確に計測する必要があったからだ」と、この研究を主導したポスドクフェロー、Majid Minary氏はコメントしている。
(詳細は、“Individual GaN Nanowires Exhibit Strong Piezoelectricity in 3D.” Nano Letters Dec. 22)