レーザー微細加工による結晶化ガラス酸化物イオン伝導体の作製とその応用

激光微加工晶化玻璃氧化物离子导体的制备及其应用

• 批准号: 17656215
• 负责人: 半沢 弘昌
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656215/
• 关键词: 固体電解質; イオン伝導体; レーザー加工; 結晶化; ガラス

本研究は、アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンを含むホウ酸塩ガラス、酸化物イオン伝導を示す(La,Sr)(Ga,Mg)O_<3-δ>成分を含むホウ酸塩ガラスなどを溶融法により合成し、これらを前駆体として、Sm^<3+>、Dy^<3+>イオンなどの希土類イオンを添加したイオン伝導性酸化物ガラスを作製後、これらにレーザー光を照射することによりイオン伝導性物質をガラス相内に部分的に結晶化し、結晶相をイオン伝導路とする部分結晶化ガラス材料の形成技術を確立した。ここで顕著なイオン伝導性は、ガラスマトリックスの結晶化処理により金属ホウ酸塩またはランタンガレート(La,Sr)(Ga,Mg)O_<3-δ>)などの各結晶相の生成により発現するものと理解された。ガラスマトリックスと結晶相とのイオン伝導度の差は、10^2〜10^3程度となることが確認された。ガラスから結晶化を行うことにより、任意の形状のイオン伝導体が容易に作製できることが本研究の特徴である。イッテルビウムファイバーレーザーまたはフェムト秒レーザーと顕微鏡用真空及びガス置換型加熱3次元自動ステージを組み合わせたレーザー加工装置を構築し、最高温度500℃、約1μmの繰り返し位置決め精度を実現した。本装置を使用し、Sm^<3+>イオンを10〜15mol%添加したLaGaO_3-LaBO_3系ガラスへ室温でレーザーを照射したところ、ガラスマトリックス中に金属ホウ酸塩やランタンガレートの各結晶相による微細なイオン伝導路を形成することに成功した。伝導路の幅は、照射条件に依るがLaBO_3相が形成されるレーザーパワー(0.6W)では約6μmであることが光学顕微鏡により観察された。この際、レーザー照射部分のガラス表面温度は、ガラスのX線回折パターンのアニール温度依存性の結果との比較から800℃以上に達していることが確認された。

は, this study ア ル カ リ metal イ オ ン や ア ル カ リ soil type metal イ オ ン を containing む ホ ウ acid salt ガ ラ ス, acidification イ オ ン 伝 guide を shown す (La, Sr) O_ (Ga, Mg) < 3 - delta > composition contains を む ホ ウ acid salt ガ ラ ス な ど を melt method に よ り synthetic し, こ れ ら を 駆 body before と し て, Sm ^ < 3 + >, Dy ^ < 3 + > イ オ ン な ど の greek-turkish class イ オ ン を add し た イ オ ン 伝 conductivity acidification content ガ ラ ス を after cropping, こ れ ら に レ ー ザ ー を sunlight す る こ と に よ り イ オ ン 伝 conductivity material を ガ ラ ス に part inside of に crystallization し, crystalline phase を イ オ ン 伝 guide と す る partial crystallization ガ ラ を の ス material forming technology to establish し た. こ こ で 顕 the な イ オ ン 伝 conductivity は, ガ ラ ス マ ト リ ッ ク ス の crystallization 処 Richard に よ り metal ホ ウ acid salt ま た は ラ ン タ ン ガ レ ー ト (La, Sr) O_ (Ga, Mg) < 3 - the delta >) な ど の the crystalline phase の generated に よ り 発 now す る も の と understand さ れ た. Youdaoplaceholder0, トリッ, トリッ, スと, crystalline phase と, <s:1>, <s:1>, 伝, conductivity <s:1>, difference <e:1>, 10^2 to 10^3 degree となる, となる, とが, confirmation された. Line ガ ラ ス か ら crystallization を う こ と に よ り, arbitrary shape の の イ オ ン 伝 conductor が easy に cropping で き る こ と が の, this study 徴 で あ る. イ ッ テ ル ビ ウ ム フ ァ イ バ ー レ ー ザ ー ま た は フ ェ ム ト seconds レ ー ザ ー と 顕 micro mirror with vacuum and び ガ ス replacement heating 3 dimensional automatic ス テ ー ジ を group み close わ せ た レ ー ザ を build し ー processing device, the highest temperature 500 ℃, about 1 mu m の Qiao り return should め し position precision を be presently し た. Use this device を し, Sm ^ < 3 + > イ オ ン を 10 ~ 15 mol % add し た LaGaO_3 - LaBO_3 ガ ラ ス へ room-temperature で レ ー ザ ー を irradiation し た と こ ろ, ガ ラ ス マ ト リ ッ ク ス に in metal ホ ウ acid salt や ラ ン タ ン ガ レ ー ト の the crystalline phase に よ る imperceptible な イ オ ン 伝 guide を form す る こ と に success Youdaoplaceholder0 た. 伝 guide の に は, irradiation conditions in accordance with the る が が LaBO_3 phase formation さ れ る レ ー ザ ー パ ワ ー (0.6 W) で は 6 microns で あ る こ と が optical 顕 micromirror に よ り 観 examine さ れ た. こ の interstate, レ ー ザ ー illuminate some の ガ ラ ス は surface temperature and ガ ラ ス の X-ray inflexion パ タ ー ン の ア ニ ー ル temperature dependency の results と の is か ら to above 800 ℃ に し て い る こ と が confirm さ れ た.

项目成果

固体電解質ガラスの微細結晶化技術

固体电解质玻璃精细晶化技术

• 发表时间: 2005
• 期刊: 大阪大学イノベーションセミナー2005
• 作者: 尾島健太郎;金永模;鎌田憲彦;幡野 健;照沼 大陽;鎌田憲彦(「半導体材料」主査);鎌田憲彦(「半導体材料」主査);半沢 弘昌 他;半沢 弘昌 他
• 通讯作者: 半沢 弘昌 他

レーザー照射による固体電解質ガラスの結晶化

激光照射固体电解质玻璃晶化

• 发表时间: 2006
• 期刊: 第53回応用物理学関係連合講演会(東京)
• 作者: 尾島健太郎;金永模;鎌田憲彦;幡野 健;照沼 大陽;鎌田憲彦(「半導体材料」主査);鎌田憲彦(「半導体材料」主査);半沢 弘昌 他
• 通讯作者: 半沢 弘昌 他