イオン導電性コヒーレント傾斜機能化薄膜の作製とイオンダイナミクス

离子传导相干功能梯度薄膜的制备和离子动力学

• 批准号: 09215201
• 负责人: 湯上 浩雄
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09215201/
• 关键词: プロトン導電体; ペロブスカイト型酸化物; 超格子薄膜; ラマン散乱; エネルギー変換

ABO_3であらわされるペロブスカイト型のプロトン導電体はその高い電気的特性のためにセンサや燃料電池などのイオニクスデバイスへの応用が期待されている.イオニクスデバイスへ応用するためには薄くかつ高い電気伝導特性が必要である.そこで本研究では高い酸素分圧下でしかもターゲット材と同じ組成の薄膜が選られるという特徴を持つレーザアブレーション法を用いてプロトン導電性薄膜を作成した.格子形状を変化させ,電気的特性を向上させるために2種類のペロブスカイト型プロトン導電体を使用して組織を変調させたコヒーレント傾斜機能(FGM)化超格子薄膜を作成した.そしてその構造解析を行い超格子周期に対する電気伝導特性の変化を測定した.その結果、以下のことがわかった。(1)Mgo(110)基板上に作製される薄膜は,基板にエピタキシャル成長する事により結晶の対称性が向上し正方晶に近くなる.(2)積層周期が10nm以下では結晶構造が周期に依存して大きく変化している.(3)短周期の超格子の結晶構造の変化に合わせて電気伝導度が低下している.(4)活性化エネルギーは組成に依存するが、超格子周期に依存しない.これらの結果からペロブスカイト型プロトン導電体において、超格子形成による内部応力により異種界面での応力が有効に働くのは積層周期が10nm以下である事が分った。今後の課題としては短周期に置ける結晶構造の解析,超格子界面でのプロトン導入の機構の解明があげられる.

由于其高电气性能，预计由ABO_3代表的钙钛矿型质子导体预计将应用于传感器和燃料电池等离子设备。应用于离子设备需要薄且高的电导率。因此，在这项研究中，使用激光消融产生了质子导电薄膜，其特征在于可以在高氧氧气中选择具有与靶材料相同的薄膜组成并选择。为了改变晶格形状并改善电气性能，使用两种类型的钙钛矿型质子导体创建了功能分级（FGM）超晶格薄膜，以调节结构。进行结构分析以测量相对于超晶格期的电导率特性的变化。结果，发现了以下内容：（1）在MGO（110）底物上制造的薄膜通过在底物上的外延生长来改善晶体对称性，从而使它们更接近四方。 （2）当堆叠周期低于10 nm时，晶体结构会根据周期显着变化。 （3）与短期超晶格的晶体结构的变化一致。 （4）激活能取决于组成，但不取决于超晶格周期。从这些结果中可以发现，在钙钛矿型质子导体中，由于超晶格形成引起的内部应力，在不同界面处的应力有效起作用，晶格周期为10 nm或更少。未来的挑战包括分析可以在短时间内放置的晶体结构，并阐明在超晶格界面上质子引入的机理。

项目成果

H.Yugami et al.: "Field Experiment of Laser Energy Transmission and Laser to Electric Conversion" Proc.of 32nd Intersociety Energy Conversion Engineering Conf.1. 625-630 (1997)

H.Yugami等人：“激光能量传输和激光电转换的现场实验”Proc.of 32nd Intersociety Energy Conversion Engineering Conf.1。

H.Arashi et al.: "Highly Concentrated Solar Energy Transmisson Through an Optical Fiber Coupled with CPC" Proc.of 32nd Intersociety Energy Conversoin and Engineering Conf.4. 1871-1876 (1997)

H.Arashi 等人：“通过与 CPC 耦合的光纤进行高度集中的太阳能传输”第 32 届国际能源转换与工程会议论文集 4。

Y.Kanmori et. al: "Development of indirect solar laser pumped laser driven by PV cells" Proc. of ISES-97,Solar World Congress, Vol.(1997).3. 355-363 (1997)

Y. Kanmori 等。

H.Naito et al.: "Uniform Heating of an Emitter for a Thermionic Converter Using Concentrated Solar Radiation" 2:Proc.of ISES 1997 Solar Energy Congrees. 2. 253-259 (1997)

H.Naito 等人：“使用集中太阳辐射对热离子转换器的发射器进行均匀加热”2：ISES 1997 年太阳能会议的Proc.。