Oxide semiconductor film growth by combined pulsed laser deposition

组合脉冲激光沉积法生长氧化物半导体薄膜

基本信息

批准号：
21K03523
负责人：
伊庭野健造
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高密度成膜が可能なパルスレーザー蒸着法（PLD）の欠点である形成薄膜の膜厚や組成の非均一性の課題について、背景プラズマを用いた複合PLDでの解決が期待されている。そこで本研究では複合PLDにおける物理過程の解明を目的の1つとした。本年度はマグネトロンプラズマ源を用いて実験を行った。新たにPLD専用装置を整備し、同装置にマグネトロンプラズマ源を設置し、PLD成膜の背景として従来の中性ガスに加えてプラズマが利用可能となった。同装置を用いてリチウムイオン電池の電極として一般的なLiCoO2薄膜を成膜した。成膜時にPLD及びマグネトロンのターゲット材は両社ともLiCoO2を用い不純物の混入を低減させた。ただし、マグネトロンからの成膜はなるべく生じないようにターゲットに引火するバイアスは最小限に留めた。またスパッタ量を低減させるため、アルゴンガスは使用せず、酸素ガスのみを用いたプラズマを背景とした。LiCoO2膜を1μm程度成膜した試料について、SEM、XPS、XRDなどの分析装置を用いて組成を調べた。さらに得られた薄膜をコインセルに封入し、リチウム電池としての電極性能をサイクリックボルタメトリー及び充放電試験で測定した。背景として酸素ガスを用いたPLDと酸素プラズマを用いた複合PLDにより成膜された薄膜を比較すると、酸素プラズマを用いた複合PLDの試料のほうが良好な結果を示し、電池特性も優れることが示された。

由薄膜形成的薄膜的厚度和组成中不均匀的问题，这是脉冲激光沉积（PLD）的缺点，该缺点允许使用背景等离子体通过复合PLD解决高密度膜形成。因此，这项研究的目的之一是阐明复合PLD中的物理过程。今年，我们使用Magnetron等离子体来源进行了实验。已经安装了一种新的专用PLD设备，该设备中已经安装了磁控蛋白等离子体源，除了常规的中性气体外，还可以使用等离子体作为PLD膜形成的背景。使用此设备，形成了典型的LiCoo2薄膜作为锂离子电池的电极。在电影形成期间，两家公司都使用LICOO2作为PLD和Magnetron的目标材料来减少杂质。但是，点燃目标的偏差保持在最低限度，以使磁控管的膜形成不会尽可能多。此外，为了减少溅射量，不使用氩气，并且仅使用氧气的血浆作为背景。使用分析设备（例如SEM，XPS和XRD）检查了与约1μM形成的LICOO2膜的样品组成。然后将所获得的薄膜封闭在硬币电池中，并通过循环伏击测试和电荷/放电测试测量锂电池的电极性能。当使用氧气作为背景和使用氧血浆比较由PLD形成的薄膜时，结果证明，使用氧血浆对复合PLD的结果表现更好，并且电池特性也非常好。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

複合パルスレーザー蒸着法による酸化物半導体成膜

复合脉冲激光沉积法形成氧化物半导体膜

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
伊庭野健造;住吉宥哉;平松厚之;彦田颯人;伊藤遥輝;リハンテ;上田良夫
通讯作者：
上田良夫

Aix-Marseillie University(フランス)

艾克斯-马赛大学（法国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Growth of fiberform nanostructures on metal surfaces by helium plasma irradiation

DOI：
10.1063/5.0123430
发表时间：
2022-11-14
期刊：
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
影响因子：
3.2
作者：
Kajita, Shin;Ito, Atsushi M.;Ibano, Kenzo
通讯作者：
Ibano, Kenzo

Gas Sensing Properties of Tungsten Oxide with Helium-Induced Nanostructure

氦诱导纳米结构氧化钨的气敏性能

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
貫名沙紀;岡野竜也;川野宏太朗;北村太輔;岡好浩;Hayato Hikota,Kenzo Ibano,Heun Lee,Yoshio Ueda
通讯作者：
Hayato Hikota,Kenzo Ibano,Heun Lee,Yoshio Ueda

Fabrication and Performance Evaluation of Lithium Cobalt Oxide (LiCoO2) Thin-Film Electrodes by PE-PLD Method

PE-PLD 法制备钴酸锂 (LiCoO2) 薄膜电极及性能评价

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
佐々木真、伊藤公孝、B. F. McMillan;小林達哉、荒川弘之、J. Chowdhury;Yuya Sumiyoshi,Kenzo Ibano,Yuki Yamada,Yasuyuki Kondo,Heun Lee,Yoshio Ueda
通讯作者：
Yuya Sumiyoshi,Kenzo Ibano,Yuki Yamada,Yasuyuki Kondo,Heun Lee,Yoshio Ueda