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EB-PVD法による(La,Sr)MnO3膜の合成技術の開発


概要:電子ビーム物理蒸着法により、新規の柱状構造を持つ、単相の(La,Sr)MnO3膜の合成に成功した。

背景: 固体酸化物形燃料電池等に応用される高温電極材料において、電極−電解質間の固相反応による電極性能低下や熱膨張差による剥離が問題となっている。

目的: 上記問題を改善するため、数十nm以下での構造制御と数μm/minにも及ぶ高速成膜が可能なEB-PVD法を用い、 (La,Sr)MnO3を電極材料として選択し、コーティング技術開発を行う。

成果
La Sr Mn
36 16 47
40 13 46
41 20 38
39 15 45
40 19 40
40 19 40
蒸着源 40 10 50
図1 蒸着源の均一溶融により成膜したLa0.8Sr0.2MnO3

La Sr Mn
14 7 78
17 10 73
20 13 65
28 12 60
12 7 81
18 10 71
蒸着源 40 10 50
図2 蒸着源の不均一溶融により成膜したLa0.8Sr0.2MnO3


図3 La0.8Sr0.2MnO3膜のX線回折パターン


20rpm 5rpm 1rpm

図4 基材回転速度を変えて成膜したLa0.8Sr0.2MnO3

 EB-PVD法における複合酸化物の成膜においては、膜組成の制御性が問題である。蒸着源の溶融状態を制御することにより、(La,Sr)MnO3において蒸着源組成にほぼ近い組成の膜を合成する技術を開発した。成膜条件により(La,Sr)MnO3膜の構造制御を行う技術を開発した。

今後の展開 電極性能および耐久性の向上について検討を進めていく。


【謝 辞】 本研究は、新エネルギー・産業技術総合開発機構の委託による「ナノコーティング技術プロジェクト」の一環として、実施したものである。共同研究者の日本特殊陶業(株)飯尾聡、島森融両氏に感謝致します。
連絡先 : 彦坂英昭 (hikosaka@)

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