| 研究領域 | 蓄電固体デバイスの創成に向けた界面イオンダイナミクスの科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05301
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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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) |
2020-04-01 – 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 |
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 固体イオニクス / 電気化学 / 薄膜 / 電気二重層 / 物性制御 / 酸化還元反応 / 磁気異方性 / 磁化ベクトル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究の目的は，電子材料(電極)/固体電解質界面近傍における電気二重層効果と酸化還元反応，及びそれらの共存・相互作用の結果として生じる電荷キャリアー(イオン・電子)蓄積現象を詳細に調査し，飛躍的に高い密度の電荷キャリアー蓄積能を固固界面で発現させること，また，それらを利用して応用価値の高い電子物性，特に磁化ベクトルを劇的に変調可能な新機能デバイスを創製することである．
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、電子材料(電極)/固体電解質界面近傍における電気二重層効果と酸化還元反応、及びそれらの共存・相互作用の結果として生じる電荷キャリアー(イオン・電子)蓄積現象(固体イオニクス現象)を詳細に調査し、飛躍的に高い密度の電荷キャリアー蓄積能を固固界面で発現させること、それを利用して応用価値の高い電子物性を劇的に変調する新機能デバイスを創製することである。今年度は水素終端ダイヤモンドと種々のリチウムイオン電解質薄膜を組み合わせたトランジスタを作成し、ホール測定等を行うことによって固体電解質界面の電気二重層効果について調査した。その結果、電気二重層効果の有無について顕著な材料依存性を有することが判明し、チタンを含む材料系では電気二重層効果によるキャリアー蓄積がほぼ完全に抑制されることを見出した。また、電気二重層効果が顕著なリチウム固体電解質で作成したトランジスタについて電荷キャリアーの充放電ダイナミクスの調査を行った所、ミリ秒程度の比較的速い応答が観察された。さらにこうした応答の温度依存性を調査して得られた活性化エネルギーは、リチウム電解質の伝導度に認められる活性化エネルギーとほぼ一致することを確かめた。また、今年度は磁気異方性制御デバイスについて、昨年度成功していた面内異方性でなく応用上より有利な垂直磁気異方性に着目して検討を行った。NiCo2O4薄膜へのプロトン挿入に伴う酸化還元反応を利用するトランジスタによってNiCo2O4の異方性磁界を約5%の幅で制御できることを見出した。これらを取りまとめて原著論文として出版するとともに，プレスリリースや口頭発表も行った。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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