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層状複水酸化物を前駆体とする導電性Mg-Al酸化物固溶体を利用したデバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04749
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分26040:構造材料および機能材料関連
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

園山 範之  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50272696)

研究分担者 今西 誠之  三重大学, 工学研究科, 教授 (20223331)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード複合金属酸化物 / 層状複水酸化物 / 固溶体 / バンドギャップ低下 / SPR-KKR法 / 酸素欠損 / バンドギャップ / SPR-KKR / 酸素欠陥 / XAFS / 層状復水酸化物 / 電子導電性 / 電子デバイス
研究成果の概要

Mg-Al酸化物固溶体を還元焼成する時に、酸素脱離・電子導入を誘起し、本来絶縁体であるMg-Al酸化物に導電性を付与させることを目的として以下の様な研究を行った。
1.Mg-Al LDH焼成体の構造の解析およびMg-Al LDH焼成体の酸化物イオン導電性の調査を行った。LDH焼成体は、MgOに比べバンドギャップの減少が観測された。また、わずかながら高温領域においてイオン導電性が認められた。
2.LDH焼成体の電子状態計算:Mg-Al LDH焼成体の電子状態計算を固溶体計算を精密に行うことが出来 るSPR-KKR法を用いて計算した。その結果、計算でもAl添加によるバンドギャップの低下が再現された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

欠陥導入と電子注入による、本来絶縁体である金属酸化物のバンドギャップ低下、導電性付与法の開発を行った。本研究が完成すれば、安価な半導体材料等の新材料開発が期待できる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Optical properties of the europium (II) and (III) ions doped metal oxides obtained from sintering layered double hydroxides, and their fine structures2020

    • 著者名/発表者名
      N. Sonoyama,K. Takagi, S. Yoshida, T. Ota, P. D. Dedetemo, Y. Ogasawara
    • 雑誌名

      Applied Clay Science

      巻: 186 ページ: 105440-105444

    • DOI

      10.1016/j.clay.2020.105440

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] XANES analysis for cation-vacancy distribution induced by doping Al ions in transition-metal-oxide anodes of lithium battery2020

    • 著者名/発表者名
      A.Koide, M.Eguchi, N.Komiya, J.Kogo, N.Sonoyama, K.Niki
    • 雑誌名

      Radiation Physics and Chemistry

      巻: 175 ページ: 108154-108157

    • DOI

      10.1016/j.radphyschem.2019.02.013

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ゲル状層状複水酸化物の構造とイオン導電性2020

    • 著者名/発表者名
      園山範之、緒方康平、山口弦希
    • 学会等名
      第46回固体イオニクス討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Structural evolution and electrochemical performance of Al doped-Li2MnO3 during the reversible reaction of charge-discharge steps2020

    • 著者名/発表者名
      Patrick Dedetemo Kimilita, Qing Wen, Noriyuki Sonoyama
    • 学会等名
      第61回電池討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 層状複水酸化物(LDH)のニッケル電池正極としての充放電機構2020

    • 著者名/発表者名
      園山範之、吉田怜史、唐沢 明
    • 学会等名
      第61回電池討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Reaction Mechanism of Layered Double Hydroxide as the Cathode Material of Nickel Secondary Battery Studied Using XAFS Measurement2020

    • 著者名/発表者名
      N. Sonoyama, S. Yoshida, T. Inaba, A. Karasawa
    • 学会等名
      The 4th Asian Clay Conference
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Layered Double Hydroxide Coated Electrodes Fabricated by Electrodeposition and Crystal Growing Method2020

    • 著者名/発表者名
      The 4th Asian Clay Conference
    • 学会等名
      N. Sonoyama, T. Ota , H. Inagaki,, Patrick K. Dedetemo
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reaction Mechanism of Layered Double Hydroxide as the Cathode Material of Nickel Secondary Battery2019

    • 著者名/発表者名
      N. Sonoyama, S. Yoshida, T. Inaba, A. Nakayabu
    • 学会等名
      Euroclay2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Electrochemical Properties of Layered Double Hydroxide Coated Electrodes Fabricated by Electrodeposition Method2019

    • 著者名/発表者名
      N.i Sonoyama , T. Ota , S. Yamada
    • 学会等名
      Euroclay2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mn-Al系層状複水酸化物のニッケル二次電池正極材料としての電気化学特性2019

    • 著者名/発表者名
      園山範之、稲葉崇、吉田怜史
    • 学会等名
      第 63 回粘土科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応性アニオンの導入によるMgAl系層状複水酸化物の 水酸化物イオン導電性改善2019

    • 著者名/発表者名
      山口弦希、園山範之
    • 学会等名
      第 63 回粘土科学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 層状複水酸化物焼成体の光学特性2019

    • 著者名/発表者名
      大田 知輝・園山 範之
    • 学会等名
      第38回固体・表面光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応性アニオン導入による層状複水酸化物の水酸化物イオン導電性改善2019

    • 著者名/発表者名
      山口弦希、園山範之
    • 学会等名
      2019年電気化学会 秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 層状複水酸化物を前駆体としたNi2-2xTixO2のリチウム電池負極材料としての特性とXAFSによる構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      大田 知輝, 小笠原 佳孝, 二木 かおり,小出 明広, 園山 範之
    • 学会等名
      第21回XAFS討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Reaction Mechanism study of Al3+ Ion Dissolved in Nano-size NiO Using ex-situ XAFS Measurement2018

    • 著者名/発表者名
      N. Sonoyama, A. Koide, Y. Ogasawara, T. Tsukada, S. Yoshida, K. Niki
    • 学会等名
      17th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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