不使用磁铁的高性能马达（一）：可产生强静电力的带电体

作者：时间：2010-10-05 来源：网络收藏

　　第一个是以氧化绝缘体覆盖半导体及金属表面，实现带电稳定化的球体。绝缘体的厚度可由驱动电压来决定。

　　第二个是向绝缘体本身注入离子的球体。比如，使用石英及陶瓷球体，将离子注入其100nm以上的深处。这样带电体可透明，并可降低材料成本。

　　下面来考虑这两种带电体所使用的材料。首先，第一个球体采用表面由氧化物绝缘体覆盖的构造，但用于封入电荷的氧化物绝缘体必须形成大的禁带宽度（带隙，Eg）。具体而言，禁带宽度要达到6eV以上。

　　可以满足这一条件的材料有Si（SiO₂のEg≒8eV)及Al（Al₂O₃のEg≒6eV）。其他候选项还有Ti及Zn，不过是否能够封入电子还不得而知，因此在此不做讨论。另外，Si及Al是丰富的材料，因此不存在资源问题。如果有用其他的能够用SiO₂及Al₂O₃覆膜包裹金属的技术的话，还有望扩大材料的选择范围。

　　在Si方面，现已证实其表面氧化后的构造具有可长期保持电荷的性能。如果是EEPROM，即使氧化膜的厚度为约3nm左右，也可保持电子封入状态10年以上。因此，如果内部采用Si，并将SiO₂覆膜设定为100nm左右，便有望在10年间保持电子稳定封入的状态。Si与SiO₂覆膜的组合也许是目前电子封入的最佳材料。制造带电体时无需使用结晶物质。虽说一般认为带电体对杂质也不敏感，但尚需要通过实验加以确认。

　　下面来说一下Al，Al的氧化膜也为众所周知的优质绝缘体。但在电子封入性能方面迄今并无研究，需要充分的验证。

　　第二种绝缘体是注入离子的方法，但如上所述，可封入电荷的是石英及陶瓷等，并不适于像碱性玻璃那样对电而言的低质材料。虽然离子注入深度尽管需要达到100nm以上，但离子的注入不会使绝缘体质量下降。

　　由于以往并无以无机物制造带电体的尝试，因此今后还要充分收集数据。利用石英及陶瓷制造带电体，未必一定要制成球体，还可如下图一样制成自由形状的带电体。