2019 Fiscal Year Annual Research Report
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18H01760
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
岡田 純平 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (90373282)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 武 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10431602)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | アモルファスシリコン / 液体急冷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アモルファスシリコン(a-Si)は薄膜半導体として広く用いられてきた材料である。近年ではa-Siはリチウムイオン電池（Lithium-ion batteries: LIB）の容量を現在の10倍に増大できる材料として注目されており、a-Siを工業的に大量生産する手法の開発が急がれている。a-Siは、これまで、蒸着やシランを用いた気相成長によって作製されてきたが、量産が期待される液体急冷法では、a-Siを作ることが不可能と考えられてきた。その理由は、液体Siは配位数6の金属であるのに対し、a-Siが配位数４の半導体であるために、液体Siをそのまま凍結させただけでは配位数4の半導体a-Siが形成されないためである。近年、液体Siの結合状態が金属結合と共有結合が共存した特異な状態にあり、また液体Siを融点から大きく過冷させると、液体―液体相転移によって配位数4の半導体的な液体Siが現れる可能性が報告され、液体急冷によるa-Si作製の可能性が開けてきた。我々は最近、静電浮遊法を用いて液体Siを融点から300K過冷却させ、ハンマークエンチ法を用いて過冷却液体Siを急冷することによって、a-Siを作製することに世界で初めて成功した。この成果に基づき、本研究では、量産化への適用可能な液体急冷技術開発を目標として、ガスアトマイズ法を用いたアモルファスSiの作製に取り組んでいる。これまでに、単ロール法とガスアトマイズ法を用いた液体急冷を主体とするプロセスによってアモルファスSiを作製することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
単ロール法とガスアトマイズ法を用いた液体急冷を主体とするプロセスによってアモルファスSiを作製することに成功した。このプロセスは量産化への展開が可能である。このプロセスについて国内特許およびPCT出願を行った。本課題では液体急冷法を用いたa-Siの量産プロセスの構築を研究目的としているが、申請書に掲げた課題目標の大半を達成できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
我々が見出したアモルファスSiの作製プロセスの各工程について、最適な作製条件を探索する。また、従来、単ロール法やガスアトマイズなどの汎用的な液体急冷法ではアモルファスSiを作製することが非常に困難であると考えられてきた。我々が開発したプロセスによって何故アモルファスSiが得られたか、という点を完全に理解し、他の準安定相の物質探索への適用を試みる。
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[Journal Article] Phase relation between supercooled liquid and amorphous silicon2020
Author(s)
Okada Junpei T.、Sit Patrick H.-L.、Ishikawa Ryo、Ishikawa Takehiko、Chen Jinfan、Nakayama Koji S.、Maeda Kensaku、Yokoyama Yoshihiko、Watanabe Yuki、Paradis Paul-Francois、Watanabe Yasuhiro、Nanao Susumu、Ikuhara Yuichi、Kimura Kaoru、Uda Satoshi
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Journal Title
Applied Physics Letters
Volume: 116
Pages: 093705～093705
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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