【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.03.13】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24WS0521

利用課題名 / Title

酸化物全固体電池の製造を可能とする常圧ミストＣＶＤ装置の開発

利用した実施機関 / Support Institute

早稲田大学 / Waseda Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion

キーワード / Keywords

常圧ミストCVD装置, 酸化チタン,エリプソメトリ/ Ellipsometry,CVD,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique,全固体電池/ All-solid battery,赤外・可視・紫外分光/ Infrared/visible/ultraviolet spectroscopy

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

山本 孔明

所属名 / Affiliation

株式会社天谷製作所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

白井 肇

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

WS-026：高性能分光エリプソメータ

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

間接的流量制御方法を兼ね備えた常圧ミストCVD用走査型ディスパージョンヘッドを開発し、常圧ミストCVDを商用化することが研究課題となる。製品ターゲットの1つである酸化チタンは、基板温度を200 ℃程度に下げることにより形成される膜は非晶質となり、他の方法では製造が困難な特異的な構造となる知見を得ている。すなわち、ミストCVDの特徴が活かされた成膜と言える。
この非晶質チタン酸化物は高いリチウムイオン伝導性を示し、全固体電池の電解質または負極として動作する結果が得られている。本研究開発では、この非晶質チタン酸化物の電池特性を１つの指標として、常圧ミストCVD装置の高精度化を図る。

実験 / Experimental

ミスト発生量の飽和状態が維持できるように、温調を施した霧化器への原料の送液を行うユニットを構築した。送液ユニット導入前後でのサンプルの層構造や膜厚に変化があるかどうかを分光エリプソメーター（WS-026）で測定・分析する。
本測定では、分光エリプソメーターのオペトレを兼ねているため、送液ユニットの導入前のサンプルを本実験の標準サンプルとして測定・分析した。成膜サンプルの情報は、シリコン基板上チタン酸化物であり、膜厚は別評価装置で約100 nmであることを確認している。

結果と考察 / Results and Discussion

成膜サンプル（シリコン基板上チタン酸化物）の測定結果を図１に示す。サンプル測定後のデータ解析により、層構造としてはシリコン基板上に自然酸化膜（SiO₂）が2 nm程度、非晶質酸化チタン層が90 nm、表面層に酸化チタンの凹凸層10 nmで、最小二乗法によるフィッティングがおおよそ合致した。想定通りの膜が形成されていることを確認した。
今後は、送液ユニット導入後のミストCVD装置の成膜により、形成されたチタン酸化物の層構造、膜厚を分析・比較して変化の有無を確認する。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1.　TiO₂/Siの分光エリプソ測定結果

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：1件