マイクロ波エンハンス電気化学歪み顕微鏡の原理解明とイオン伝導体等の評価への展開

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K18887
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 平永 良臣 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (70436161)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2025-03-31
• Keywords: プローブ顕微鏡 / 電気化学歪み顕微鏡 / イオン伝導体 / マイクロ波 / 結晶欠陥

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は，局所イオン導電率のイメージングにおけるマイクロ波エンハンス効果を利用した，新たなナノスケール物性評価手法を開発するものである．具体的には，１．電池用材料（正極材・負極材・固体電解質）に対するマイクロ波エンハンスESM評価，２．電池用材料以外のイオン伝導体材料に対するマイクロ波エンハンスESM評価，３．上記以外の不純物や結晶欠陥を含む材料（低イオン導電率材料）に対するマイクロ波エンハンスESM評価，４．マイクロ波によりESM信号がエンハンスされるメカニズムの解明に関する研究を今後行い，これを通じて本手法を用いた各種デバイスの劣化メカニズムの微視的解析手法の開発，あるいは逆に欠陥を積極的に利用した新原理に基づくデバイスの創出に繋げるといった応用展開を目指すものである．2023年度は前年度までに引き続き，タンタル酸リチウム（LiTaO3）単結晶におけるマイクロ波エンハンス効果に関する調査を行った．その結果，LiTaO3に対するのマイクロ波によりESM信号において，プラス面とマイナス面で信号強度に非対称があることを明らかにした．加えて，非対称となるメカニズムをバンドベンディングに基づいて説明することを試みた．さらに，マイクロ波エンハンス効果について，イオン電導の他に電子伝導の寄与の可能性についても調査を開始し検討を行った．一方，LLTOやLiTaO3以外のサンプルまで計測対象を広げることについても継続して調査を行っている．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2023年度は前年度に引き続き，LiTaO3を中心に，マイクロ波エンハンス効果の起源を明らかにするための，各種実験を行った．しかしながら，そのメカニズムの解明には至っておらず，引き続き調査を継続する必要がある．

Strategy for Future Research Activity

次年度以降も引き続き，どのような材料においてマイクロ波によるエンハンス効果が顕著に観察されるかを，様々な計測サンプルに対して調べる予定である．あわせて周波数掃引やマイクロ波強度依存性などの基礎データの蓄積を継続し，マイクロ波によりESM信号がエンハンスされるメカニズムの解明を目指す．

Causes of Carryover

当該研究課題では研究遂行において計測時に必要なカンチレバーおよび計測サンプルを消耗品として使用する必要があり，その調達経費を予算として計上している．2023年度にはカンチレバーを必要量調達したが，2024年度に使用する分についても，必要なタイミングで必要量を調達する予定である．