2016 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of nanoporous germanium for the use of anode material in lithium-ion batteries
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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), 准教授 (70396513)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | アモルファスゲルマニウム / 結晶化 / ナノポーラス / 構造解析 |
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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．その新しい知見を強く示唆する成果が3年間の研究から得られた．本研究課題から派生して，MROの構造（原子配列）と六方晶結晶の詳細な構造との関連性を調べる研究に着手している．
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Research Products
(9 results)
