| 研究概要 |
〔研究目的〕層状結晶β-ZrNClを電極として還元・酸化を行うと, リチウムが層間にインターカレーション・デインターカレーションし, 電極は, 淡い黄緑色から黒色に可逆的に変化する. このエレクトロクロミック現象を表示素子に応用することを目的として, 以下の研究を行った.
〔研究成果の概要〕 1.β-ZrNCl合成法の確立と生成機構の解明:ZrH_2あるいはZr金属を塩化アンモニウム蒸気を直接反応させ, 高純度なβ-ZrNClを高収率で得る方法を開発した. (NH_4)_2ZrCl_6が中間生成物として生成し, これがβ-ZrNClに熱分解する機構を明らかにした.
2.プラズマCVD法によるβ-ZrNCl薄膜の作製:ZrCl_4とNH_3-N_2^-の混合ガス相のプラズマCVDによりβ-ZrNCl薄膜を作製した.
3.常圧および低圧CVD法によるβ-ZrNCl薄膜の作製:(NH_4)_2ZrCl_6蒸気の熱分解を利用するCVD法により均質なβ-ZrNCl薄膜を作製した. 作製条件について, 結晶層が基下に平行に成長した(001)配向膜と, 垂直に成長した. (100)配向膜が得られた. 薄膜の光透過性は良好でバンド吸収端は3.2eVに存在する.
4.エレクトロクロミック表示素子の試作と性能評価:金蒸着基板上にCVD法によって均質なβ-ZrNCl薄膜を析出させ, これを電極とする表示素子を試作した. 電解液には1MLiClO_4/炭酸プロピレンを用いた. (100)配向膜がサイクル特性に優ぐれることがわかった.
5.β-ZrNCl/リチウム電池の充放電特性:β-ZrNCl電極のサイクル特性を向上させるため, リチウム電池を組み充電特性を詳しく調べた. 深い放電を繰り返すと, 電極の結晶性が低下し, 電解液の分解が起こることがわかった.
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