気相合成ダイヤモンド薄膜のリチウムイオン伝導性の検証とその電気化学的応用

气相合成金刚石薄膜锂离子电导率验证及其电化学应用

• 批准号: 08650786
• 负责人: 前田 英明
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08650786/
• 关键词: ダイヤモンド; 薄膜; 電気物性; イオン伝導性; 多結晶

融点よりも遥かに低い温度において高いイオン導電率を示す固体、いわゆる固体電解質は、電池、センサ、エネルギー変換材料として、工業的に重要な役割を担っている。中でも、リチウムイオン伝導体は全固体型リチウム電池、ガスセンサ、リチウム精製用化学ポンプ等への応用が期待され、熱的・化学的安定性に優れ、かつ室温で導電率の高い材料の開発が強く求められている。本研究では、マイクロ波プラズマCVD法を用いて微細構造の異なる種々の多結晶ダイヤモンド薄膜を合成し、その電気伝導性ならびにLiイオン伝導性を評価した。ダイヤモンド薄膜の合成は、CH_4およびH_2を原料とするマイクロ波プラズマCVD法で行った。基板の前処理としてバイアス処理およびダイヤモンド粉末による基板傷つけ処理を行った結果、初期析出密度を10^5〜10^<11>cm^<-2>の範囲で制御できることがわかった。得られた多結晶ダイヤモンド膜にTi-Auの二重構造電極をスパッタリング法により形成した後、直流4端子法を用いて電気伝導性の評価を行った。その結果、膜の電気抵抗は600〜700℃の比較的低温で合成することによって著しく増大することを見出した。すなわち、電気伝導性に著しい影響を及ぼす結晶粒界の質・構造を製膜温度により制御出来ることが明らかとなった。また、多結晶ダイヤモンド膜にTi-Auの二重構造電極をスパッタリング法により形成した後、LiNO_3融液に浸漬してLiド-ピングを行った。周波数応答アナライザを用いたイオン伝導性の評価では、Liイオン伝導性の確証を得るまでには至らなかった。しかし、Liド-ピング後の膜はド-ピング前に比較して電気抵抗が著しく低下する傾向が認められたことから、Liド-ピングによる粒界構造の変化が示唆された。今後、Liド-ピングの方法等をより詳細に検討する必要がある。

Low melting point よ り も remote か に い temperature に お い て high い イ オ ン conductivity を す in solid, い わ ゆ る は, battery, solid electrolyte セ ン サ, エ ネ ル ギ ー variations in material と し て, industrial に cut を bear important な service っ て い る. In で も, リ チ ウ ム イ オ ン 伝 は all solid conductor type リ チ ウ ム batteries, ガ ス セ ン サ, リ チ ウ ム refined with chemical ポ ン プ etc へ の 応 with が expect さ れ, thermal, chemical stability に れ, か で つ room temperature conductivity の high い material の open 発 が strong く め ら れ て い る. This study で は, マ イ ク ロ wave プ ラ ズ を マ CVD method using い て fine-structure の different な る kind 々 の more crystalline ダ イ ヤ モ ン ド film し を synthesis, そ の electric 気 伝 conductivity な ら び に Li イ オ ン 伝 conductivity を review 価 し た. ダ イ ヤ モ ン ド film は の synthesis, CH_4 お よ び H_2 を materials と す る マ イ ク ロ wave プ ラ ズ マ CVD method line で っ た. Substrate の 処 before Richard と し て バ イ ア ス 処 Richard お よ び ダ イ ヤ モ ン ド powder に よ る substrate injury つ け 処 Richard を line っ た result, the density of initial exhalation を 10 ^ 5 ~ 10 ^ < 11 > cm ^ 2 > < - の van 囲 で suppression で き る こ と が わ か っ た. Have ら れ た more crystalline ダ イ ヤ モ ン ド membrane に Ti - Au の double structure electrode を ス パ ッ タ リ ン グ method に よ り form し た after, dc 4 terminals を い て electric 気 伝 conductivity の review 価 を line っ た. そ の results, membrane の electric 気 resistance は 600 ~ 700 ℃ の comparison low-temperature で す る こ と に よ っ て in し く raised large す る こ と を shows し た. す な わ ち, electricity 気 伝 conductivity に the し い influence を and ぼ す crystallization LiJie の quality, tectonic を the membrane temperature に よ り suppression out る こ と が Ming ら か と な っ た. ま た, crystallization ダ イ ヤ モ ン ド membrane に Ti - Au の double structure electrode を ス パ ッ タ リ ン グ method に よ り form し た, LiNO_3 melt liquid に after dipping し て Li ド - ピ ン グ を line っ た. Cycle for 応 answer ア ナ ラ イ ザ を with い た イ オ ン 伝 conductivity の review 価 で は, Li イ オ ン 伝 conductivity の corroborate を must る ま で に は to ら な か っ た. し か し, Li ド - ピ ン の film after グ は ド - ピ ン グ に before comparing し 気 て electricity resistance が the し く low す る tendency が recognize め ら れ た こ と か ら, Li ド - ピ ン グ に よ る の LiJie structure - the が in stopping さ れ た. In the future, Liド-ピ グ グ <s:1> methods and other をよ details に検 discuss する necessary がある.