| 研究課題/領域番号 |
19K05279
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
土屋 敬志 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主幹研究員 (70756387)
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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 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 固体イオニクス / 電気二重層 / ナノイオニクス / 電気化学 / 薄膜 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は，固体電気二重層デバイスの動作原理を検証し，実用的な技術としての発展可能性について明確にすることである．電気二重層デバイスの動作原理は，電子材料/電解質界面の電気二重層形成に伴う電子材料への静電的なキャリア注入であるが，液体電解質と異なり内部での電荷補償を生じやすい固体電解質においては同様の効果の有無や多寡が未だよく分かっていない．本研究では電圧印加状態におけるその場硬X線光電子分光等の手法を用いて固体電解質界面のキャリア注入機構及び電荷補償挙動を詳細に調査し明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
近年，電気二重層デバイスは非常に高い電荷密度によって蓄電用途のみならず様々な電子物性制御への応用が期待されているが，液体電解質と異なり内部での電荷補償を生じやすい固体電解質においては液体同様の電気二重層効果の有無が未だよく分かっていない．そこで本研究では固体電解質/電子材料界面における電気二重層効果について、固体電解質における固体イオニクスの視点を用いて詳細に調査した．リチウム無機固体電解質と化学的に不活性なダイヤモンドを用いてトランジスタを作成し，ゲート電圧印加によるキャリア密度変調挙動を観察した所，電気二重層形成を確認したと共にTiを含む一部のリチウム電解質では抑制されることを見出した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で取り扱う固体電気二重層は，近年全固体電池やキャパシタなどのエネルギーデバイスの出力性能と密接に関係するため，本研究はこれらの高性能化に向けた研究開発，特に界面エンジニアリングにおいて重要な役割を果たし得る．本研究によって得られた固体電気二重層の解析手法はリチウム電解質に限らず幅広い固体材料に適用可能であるため，今後様々なエネルギーデバイスの研究開発において活用されるものと期待する．
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