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Materialization of Bulk Glasses Exhibiting High Conductivity and Transparency

Research Project

Project/Area Number 21K14410
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Yamaguchi Takuya  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (00896706)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywordsガラス / アモルファス / 無容器溶融法 / 電子伝導 / バルクガラス / 無容器溶解法
Outline of Research at the Start

無容器溶融法は酸化物のガラス化範囲を大きく拡大することから,優れた機能を有するガラスの作製法として近年注目されている。本研究では、結晶状態で金属並みの高い電子伝導性を示すSnO2やIn2O3に着目し、無容器溶融法の特徴を活かしSnO2やIn2O3を主成分とするガラスを作製する。得られたガラスに電子ドーピングを施すことで、透明電子伝導性というこれまでに無い機能をバルクガラスに付与する。

Outline of Final Research Achievements

The containerless melting greatly extends the glass formation range of oxides, which enables to realize glasses with new physical properties. In this study, to materialize bulk glasses with high electronic conductivity, development of glasses mainly composed of SnO2 and In2O3, which exhibit in the crystalline state high electronic conductivity comparable to metals, was attempted. Glasses containing SnO2 or In2O3 as main component (>40mol%) could not be developed because of sublimation with laser heating and poor glass formation ability of SnO2 and In2O3. However, a composition with InO3/2-concentration of 20 mol% successfully vitrified, and exhibited slight electronic conductivity by heating in hydrogen-containing atmosphere.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、アモルファスSiの10倍以上という高い移動度を有するIn-Ga-Zn-O系アモルファス (IGZO) を使用した薄膜トランジスタの登場によりアモルファス酸化物伝導体への関心が高まっている。しかし、これまでは薄膜状の物質に限られており、バルクガラスでの報告は無かった。本研究ではIn2O3を含有するガラスの開発により、伝導性は非常に低いもののバルクガラス伝導体の実現可能性を示した。バルクガラス伝導体の研究の進展により例えば透明電極のガラス基板への堆積プロセスが不要になるなど、半導体デバイスの分野において新技術を開拓するポテンシャルを有している。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2022

All Presentation (2 results)

  • [Presentation] プロトン伝導性リン酸塩ガラスを電子ブロッキング電極とした中温域でのHxWO3のプロトン伝導度測定2022

    • Author(s)
      松尾蘭太郎、石山智大、山口拓哉、小俣孝久
    • Organizer
      日本セラミックス協会 第35回秋季シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] プロトン伝導性リン酸塩ガラスを電子ブロッキング電極としたプロトン・電子混合伝導体のプロトン伝導度の測定2022

    • Author(s)
      松尾蘭太郎、山田将斗、石山智大、山口拓哉、小俣孝久
    • Organizer
      第16回固体イオニクスセミナー
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-01-30  

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