Novel phases in ferroelectric in BaTiO₃ thin films

Nieuw piëzoelektrisch materiaal

Arnoud Everhardt ontwikkelde een efficiënt en niet-giftig materiaal dat trillingen kan omzetten in energie. Dit soort materialen is te gebruiken om bijvoorbeeld sensoren in autobanden van energie te voorzien.

Technologie maakt het mogelijk om de nieuwe uitdagingen in de wereld aan te gaan. Eén van de grootste nieuwe ideeën is het ontwerpen van een netwerk van autonome, communicerende sensoren (bijvoorbeeld in The Internet of Things). Een combinatie van microtechnologie en een energiebron is nodig om zo’n netwerk te laten werken.

Trillingen kunnen gebruikt worden als onuitputtelijke energiebron, bijvoorbeeld van auto’s op een drukke weg of trilling die gemaakt worden door het menselijk lichaam. Het ‘oogsten’  van die trillingen kan met piëzoelektrisch effect: piëzoelektrisch materiaal zet trillingen om in elektrische energie. Om dit soort materialen geschikt te maken voor grootschalig gebruik zijn nieuwe ontwikkelingen nodig.

Everhardt ontwikkelde een nieuw piëzoelektrisch materiaal waarbij hij uitging van barium titanaat, dat hij met moderne technieken op een nieuwe manier maakte: er is een dunne laag gegroeid op een ander kristal waardoor het eigenschappen krijgt die nog nooit eerder vertoond zijn. Het materiaal heeft nu uit zichzelf een draaiing van het interne elektrische veld terwijl het in oude materiaal slechts een beperkt aantal kanten op kan staan.

Door deze eigenschap is dit materiaal het efficiëntste en lichtste niet-giftige piezoelektrische materiaal tot dusver gemaakt wat op kamertemperatuur werkt. Helaas is dit specifieke materiaal nog niet geschikt voor massaproductie omdat het specifieke kristal waarop het gemaakt moet worden te duur is. Maar dit fundamentele onderzoek geeft wel nieuwe richtingen waarop nog weer andere materialen gemaakt zouden kunnen worden die geschikt zijn voor de industrie.

Arnoud Everhardt verrichtte zijn promotieonderzoek bij de afdeling Solid State Materials for Electronics van het Zernike Institute for Advanced Materials. Het is gefinancierd door de Alumnikring ‘De Aduarderkring’ en het Zernike Insitute for Advanced Materials. Hij werkt nu als postdoc aan de University of Berkeley (VS).

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/2a096d45-fbe9-4e91-9cb0-96005224db78