微小固体電解質電極による局部選択型ドーピング法の開発

使用微固体电解质电极的局部选择性掺杂方法的开发

基本信息

批准号：
13750763
负责人：
鎌田海
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kumamoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

初年度は固体電解質の有するイオン伝導性を駆動力とした金属イオン注入法に関して、針状の固体電解質(微小イオン伝導性電極)を用いて、固体材料への目的部分のみへの局部選択型ドーピング法を提案した今年度は局部選択的ドーピングの応用として、微小電極近傍の電位分布制御やイオン注入セルの形状の工夫により、ガラス表面あるいはガラス内部への異種金属イオン組成分布制御を検討した。すなわち、ガラス内の微小部分の化学組成を電気化学的にデザインするのである。実際には微小イオン伝導性電極とガラスの微小界面に直流電圧を印可しながらイオン伝導性電極を走査することで、金属イオンをガラス内に注入しながら、金属イオン組成分布のパターニングを試みた。このときガラス内のアルカリ金属イオンがイオン伝導性電極中の金属イオンと置換されることでドーピングが進行する。この結果、ガラス表面近傍に最小10μmスケールで異種元素組成を描画することに成功した。さらに、複数のドーピング段階を組み合わせることで、ガラス内部の異種元素組成制御にも成功した。ガラス内の金属イオン分布を自由に制御できることは、ガラスの局所機能性を自由にデザインできることを意味している。ガラス組成の微細加工は局所の屈折率の誘発などフォトニクスガラス作製技術の中核を担っているため、この技術が確立されれば、センサーや電池のような固体電解質の代表的応用例としての可能性が示唆される。

第一年，我们重点研究以固体电解质的离子导电性为驱动力的金属离子注入方法，利用针状固体电解质（微离子导电电极）仅对目标区域进行固体材料的局部选择性掺杂今年，当我们提出该方法时，作为局部选择性掺杂的应用，我们研究了通过控制微电极附近的电位分布和设计微电极的形状来控制玻璃表面或玻璃内部不同金属离子的成分分布。离子注入室。换句话说，玻璃内微小部分的化学成分是通过电化学设计的。事实上，通过扫描离子传导电极，同时向微离子传导电极和玻璃之间的微界面施加直流电压，我们尝试在将金属离子注入玻璃时绘制金属离子成分分布图案。此时，随着玻璃中的碱金属离子被离子传导电极中的金属离子取代，掺杂进行。结果，我们成功地在玻璃表面附近以 10 μm 的最小比例绘制了不同的元素组成。此外，通过结合多个掺杂步骤，他们成功地控制了玻璃内部不同元素的成分。能够自由控制玻璃内金属离子的分布意味着可以自由设计玻璃的局部功能。玻璃成分的微加工在光子玻璃制造技术中发挥着核心作用，例如诱导局部折射率，因此如果这项技术得以建立，它有可能成为传感器和电池等固体电解质的典型应用。