2023-03-21 パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)
チームは、複雑な現実を単純化するモデルシステムを開発し、基本的な材料特性を理解するために、酸化物薄膜を原子レベルで理解することに重点を置いています。研究室には、研究者が薄膜を絶妙にコントロールできるように改良された特別な装置があり、複雑で綿密な材料作りを可能にしています。研究チームは、メーカーと直接協力し、精密に制御された酸化物膜を製造するために機器をカスタマイズしました。研究チームは、酸化物における予想外の導電性の原因を発見し、界面が材料の挙動を制御することを示し、構造制御を利用してこれまで不安定だった材料を作り出しました。
＜関連情報＞
- https://www.pnnl.gov/news-media/answering-big-questions-thin-oxide-films
- https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.2c01701
LiCoO2上のエピタキシャル成長における二元酸化物の自発的なリチウム化現象 Spontaneous Lithiation of Binary Oxides during Epitaxial Growth on LiCoO2
Le Wang, Zhenzhong Yang, Widitha S. Samarakoon, Yadong Zhou, Mark E. Bowden, Hua Zhou, Jinhui Tao, Zihua Zhu, Nabajit Lahiri, Timothy C. Droubay, Zachary Lebens-Higgins, Xinmao Yin, Chi Sin Tang, Zhenxing Feng, Louis F. J. Piper, Andrew T. S. Wee, Scott A. Chambers, and Yingge Du
Nano Letters Published:June 30, 2022
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01701
Abstract
Epitaxial growth is a powerful tool for synthesizing heterostructures and integrating multiple functionalities. However, interfacial mixing can readily occur and significantly modify the properties of layered structures, particularly for those containing energy storage materials with smaller cations. Here, we show a two-step sequence involving the growth of an epitaxial LiCoO2 cathode layer followed by the deposition of a binary transition metal oxide. Orientation-controlled epitaxial synthesis of the model solid-state-electrolyte Li2WO4 and anode material Li4Ti5O12 occurs as WO3 and TiO2 nucleate and react with Li ions from the underlying cathode. We demonstrate that this lithiation-assisted epitaxy approach can be used for energy materials discovery and exploring different combinations of epitaxial interfaces that can serve as well-defined model systems for mechanistic studies of energy storage and conversion processes.
