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Creation of innovative energy storage devices using atomic layer technology

使用原子层技术创建创新的能量存储设备

基本信息

批准号：
21H04617
负责人：
長田実
金额：
$ 27.46万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04617/
关键词：
酸化物原子膜ナノシート誘電体蓄電デバイス

项目摘要

本研究では、次世代蓄電デバイスの開発を目指した新たな試みとして、層状酸化物の単層剥離により得られる酸化物原子膜「ナノシート」に注目し、ナノシートをベースとする革新的誘電材料・デバイスの開発を行った。本年度は、独自に開発した高誘電性ナノシートをモデルケースに、従来の材料では実現できない誘電・蓄電機能を持つ材料・デバイスの開発と、それを推進するために必要な基礎研究を進めた。新規材料の設計のため、巨大誘電特性（>500）、サイズ効果フリー機能など特異的誘電特性を有するペロブスカイトナノシートをモデルケースに、0.5~3 nmの臨界薄膜で実現する特異物性の機構解明を進めた。この目的のために、ペロブスカイト1格子単位(~ 0.4 nm)で厚みを精密に制御したナノシート（KNbO3, LaNb2O7, Ca2Nam-3NbmO3m+1およびその同型置換体）を合成した。走査型プローブ顕微鏡を利用した特性評価の結果、ナノシートでは、従来材料 (BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3) で臨界膜厚とされる~1.5 nm（3格子）以下でも高誘電率、強誘電特性が維持されることを確認した。現在、放射光X線構造解析、高分解能TEM、第一原理計算による分極構造、電子状態の詳細な検討を進めており、ナノシートにおける高誘電率の起源、特性制御機能の解明とともに、単原子膜レベルでの電子状態、配位構造と誘電特性相関の理解につなげる。さらに、以上の知見をベースに、蓄電デバイス応用に好適な高誘電率と高耐電圧を併せ持つ新規材料の開発を行った。Ca2Nam-3MmO3m+1（M= Nb, Ta）に対して、第一原理計算に基づく材料設計により元素置換やバンド構造制御を行い、分極構造の最適化による誘電率の向上や耐電圧特性、耐熱性の制御を目指した研究を進めた。

In this study, the next generation is used for the purpose of improving the performance of new materials, such as acid compounds, acid compounds and acid compounds. This year, we will be able to carry out this year's high-power electrical engineering alone. This year, we will be able to carry out the purchase of materials and promote the improvement of the necessary basic research in the field of high-power electrical engineering. The new material design device, the giant device characteristic (& gt;500), and the mechanical property characteristic of the equipment are as follows: the mechanical properties of the equipment are analyzed in detail, and the physical properties of the thin film device at the interface of 0.503 nm are analyzed. The purpose of this paper is to control the synthesis of KNbO3, LaNb2O7, Ca2Nam-3NbmO3m+1 hardware (homotype) by precision control of 1 grid bit (~ 0.4 nm). The operating temperature micrometer makes use of the temperature characteristics to analyze the results, the temperature and the thickness of the interface film (BaTiO3, Pb (Zr,Ti) O3). The temperature is below 1.5 nm (3 squares). The temperature is high and the temperature is high. At present, radiographic X-ray analysis, high decomposition energy TEM, first-principle calculation, electrical performance analysis, high power generation, high-resolution analysis, high decomposition energy analysis, first-principle calculation, computer simulation, computer analysis, high decomposition energy analysis, first-principle calculation, computer simulation, electronic analysis, high decomposition energy analysis, first-principle calculation, computer simulation, electronic energy analysis, high decomposition energy analysis, first-principle calculation, computer simulation, electronic energy analysis, high decomposition energy analysis, first-principle calculation, computer simulation, electronic energy analysis, high decomposition energy analysis, first-principle calculation, electrical energy analysis, electronic energy analysis, high decomposition energy analysis, high decomposition energy analysis, first-principle Please be informed that the above information is required to ensure the use of high-power, high-endurance, high-endurance materials and new materials. Ca2Nam-3MmO3m+1 (M = Nb, Ta) equipment, first principle calculation, basic material design, equipment design, design, control, control, design, control, design, design, control, design, control, design and control.