2023 Fiscal Year Annual Research Report
Electronic structure of solid-electrolytes single-crystals studied by angle-resolved photoemission spectroscopy under electric field
Publicly Offered Research
| Project Area | Science on Interfacial Ion Dynamics for Solid State Ionics Devices |
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| Project/Area Number |
22H04612
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
伊藤 孝寛 名古屋大学, シンクロトロン光研究センター, 准教授 (50370127)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 光物性 / 固体電解質 / 放射光 / 電子状態 / 光電子分光 / 吸収分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、固体電解質のイオン伝導特性を担う電子状態を固体電解質単結晶におけるARPES測定によるバンド構造の直接観測により明らかにすることを目的とする。
目的を達成するために令和５年度は、まず系統的なARPES研究をさらに進めるために、これまでに我々がバンド構造観測に成功しているAサイト欠損型ペロブスカイト構造を有するLa(1-x)/3LixNbO3 (LLNbO; x ~0, 0.08) に対して、A2サイトLaを持ちNbをTiに置換したLi3xLa2/3-xTiO3 (LLTO) 、および、Li含有量が多く、複雑なイオン伝導パスが予測されているガーネット型固体電解質Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12 (LLZTO) におけるARPES測定を行った。その結果、それぞれバンド構造の直接観測に成功した。得られたバンド構造はLLNbOにおけるものと同様にDFT計算により定性的に再現されることを明らかにした。さらに、Li固体電解質において高いフラックス (1E+12 phs/s) を有する高輝度放射光を照射した際に生じるスペクトル変調の詳細解析の結果、観測されるスペクトル変調はLi結合状態が高結合エネルギー側のブロードな局在変調状態へと変化する第１段階 (Li+生成過程) とブロードな局在変調状態が高結合エネルギー側へとシフトする第２段階 (Li+拡散過程) の２段階のプロセスで生じることを示唆する結果を得た。さらに、LLNbOに対する電場印加環境下 (ホルダ側－0.1 V印加)におけるスペクトル変調観測の結果、第１段階のLi+生成過程が促進される傾向が観測されることを見出した。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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