2021 Fiscal Year Annual Research Report
固体イオニクス現象を利用する物性制御デバイスの開発と動作機構の解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Science on Interfacial Ion Dynamics for Solid State Ionics Devices |
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| Project/Area Number |
20H05301
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
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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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 固体イオニクス / 電気化学 / 薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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