2015 Fiscal Year Research-status Report
リチウムイオン電池負極材料を指向した新規ナノポーラス型Geの創製
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26420727
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
仲村 龍介 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70396513)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノポーラス / アモルファス / ゲルマニウム / 構造解析 / 結晶化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アモルファスゲルマニウム（a-Ge）には潜在的に多量の点欠陥が含有される．アモルファスの構造変化および結晶化に伴う点欠陥の集合化を利用するとナノポーラス構造を制御できる可能性があり，リチウムイオン電池の電極材料への適用も期待できる．そのための基礎研究として，スパッタリングにより作製したa-Geの構造変化および結晶化とナノ孔形成挙動を透過型電子顕微鏡により観察した．昨年度，アモルファスの初期構造の電子線動径分布解析，を行ったところ，作製直後のアモルファスは規則性が高く，室温で時効すると次第に規則性が低下することが明らかとなった．作製直後の試料には，1-2nmレベルの結晶性（Medium-range ordered，MRO）領域が含まれることを強く示唆する結果が得られた．この結果を受け，MROの安定性と結晶化への寄与を明らかにするために，作製直後のa-Ge薄膜の加熱による結晶化挙動をTEM中で詳細に調べた．作製直後のa-Geを一定速度で加熱すると500℃で結晶化した．粒径50-100nm程度の粗大粒子生成し粒子間には粗大なナノ孔が生成する．結晶構造はダイアモンド型ではなく六方晶構造であることが明らかになった．一方，350℃で数時間保持してから温度を上げると結晶化温度は600℃まで上がる．10nm程度の微細なナノ結晶組織となり結晶構造は安定相のダイアモンド構造となった．作製直後の薄膜に含まれるMROは比較的安定で，予備加熱を施すことにより消滅すると考えられる．MROが存在すると六方晶構造の結晶が生成することから，MROはその結晶核の役割を担っていると考えられる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
透過型電子顕微鏡を使ったアモルファスの二体分布解析と加熱結晶化過程の構造変化の解析の方法は確立した．この手法を使い，アモルファスゲルマニウム薄膜がどのような条件下でどのような結晶化ルートをたどるのかといった道筋がおおむね見えてきたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
ダイアモンド型ではない結晶構造が出現することが実験事実として明らかとなり，それがアモルファス薄膜中の結晶性クラスター（MRO）に由来することを示唆する結果が再現性よく得られてきた．これは申請当初は想定していなかった現象であり，アモルファス構造と新規結晶構造の出現の相関を明らかにするという新規の課題が見つかったのはひとつの成果である．この課題に焦点をあてた研究も検討し着手している．
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| Causes of Carryover |
予定していた学会発表一件を見送ったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究発表（国内で開催される国際会議）の出張費に差額分をまわす計画である．
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