| 研究課題/領域番号 |
19H02195
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
元廣 友美 名古屋大学, 未来社会創造機構, 客員教授 (20394421)
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| 研究分担者 |
盧 柱亨 関東学院大学, 総合研究推進機構, 教授 (50313474)
佐々木 実 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70282100)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
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| キーワード | 超電導磁気エネルギー貯蔵 / シリコン微細加工技術（MEMS） / 銅めっき / スパッタ成膜技術 / MOD成膜技術 / 極低温冷凍機 / 化学機械研磨(CMP) / 磁場計算 / 超電導コイル / 電力貯蔵 / シリコンウェハ / トレンチ / MOD法 / 銅酸化物高温超電導薄膜 / シリコン微細加工プロセス / 超電導蓄電コイル / MEMS / めっき / Siウェハ / 超電導 / コイル / 蓄電 / Si微細加工技術 / 小型化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Siウェハに形成した螺旋状溝内に形成したc-軸配向YBCO膜による１ウェハ螺旋状超電導コイルを完成させた後、二つの異なるSiウェハに形成した、逆巻のコイルを貫通孔を通して、ウェハ接合技術を用いて、直列接続する。貫通孔を介した異なるＳｉウェハ上の回路の接続はＣｕ配線では確立されているが、超電導薄膜では前例がない。この技術を完成し、複数ウェハの積層接続によるコンパクトＳＭＥＳの実現への道を拓く。
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| 研究成果の概要 |
4インチSiウェハに断線率低減を狙い、3段溝/横連結構造144角平面螺旋溝(全長100m)を作成した。この溝に埋め込むYBa2Cu3O7-δ(Y123)を腐食しない均熱化用Cuめっき法を開発した。Y123を埋め込んだ平面螺旋溝超電導コイル積層体につき、磁場計算で、従来の超電導コイルの10倍以上、スーパーキャパシタに迫る蓄電密度を確認した。Si上Y123膜の室温抵抗が最も下がるO2分圧・熱処理を見出し、この条件でSrTiO3単結晶上スパッタ/MOD-Y123膜のTc=90K超電導転移を確認したが、Si上では、90K付近での僅かな抵抗減少に留まり、完全な超電導転移とならず課題が残った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本構想の、従来の十倍以上の蓄電体積密度をもつコンパクト超電導蓄電コイルが実現すると、二次電池では対応できない急速充放電に対応できる車載用等のコンパクトな蓄電装置に応用できる。たとえば、移動する雷雲を追いながら耐雷ドローンで誘雷し、車載蓄電装置に蓄電する落雷制御・蓄電技術が開発されているが、超電導蓄電コイルは、対応できる数少ない技術候補の一つである。冷却の必要性を考慮しても、超電導蓄電コイルのエネルギー損失は低く、コンパクト化ができれば、近年の冷凍装置の小型化・高効率化と相まって応用の展開が期待される。
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