Department of Electrical and Electronic Engineering
Tohoku Institute of Technology
SHIMOI Lab.

Research

単層カーボンナノチューブ(SWCNT)の面発光デバイスへの応用

 照明デバイスの省エネ化への改善に対する要求は依然高く、輝度効率を上げる方法として、我々はCNTを用い線順次型パルス駆動する面発光デバイスを提案する。我々はCNT自体の結晶均一性・処理・ハンドリング技術を確立し、発光面のばらつき・発光ちらつき・低寿命・高電圧駆動等の要因を制御しつつ省エネルギー型面発光デバイスの実用化に向けて応用研究及びプロセス技術開発を推進する。CNT分散及び電界電子放出活性に成功した電子源を用い、真空管として独立したプロトタイプパネルデバイスの面発光駆動の様子をFigure 1(パネル概観),Figure 2(面発光の様子)に示す。数インチサイズの発光面について,発光面均一性の向上・ちらつき低減・長寿命化を達成するCNT搭載平面発光デバイスの構築に成功している。

  • Figure 1 Overview of a stand-alone flat plane-emission diode panel.

    Figure 1 Overview of a stand-alone flat plane-emission diode panel.

  • Figure 2 Plane-lighting homogeneity image of a stand-alone panel through a neutral density filter.

    Figure 2 Plane-lighting homogeneity image of a stand-alone panel through a neutral density filter.

Siを利用したリチウムイオン二次電池活物質の創製

 本研究は、リチウムイオン二次電池の電極材としてSi素材を活用し、コンポジット化によって理論的に導き出されている、容量限界までの高速充放電を何回でも可能にするための電気特性を持った二次電池を創製することを目的としている。
電池容量を多く、かつ多数回の繰り返し充放電を可能にするためには、Siを主材料として活用することは必要不可欠である。そこで、粉末SiとCuOをメカノケミカル法で作成された合成物がSi単体に匹敵する高容量かつ高繰り返し充放電を達成する電極活物質材料合成基礎技術の確立に成功した。当該合成物がSi-Cu3Si-SiOコンポジット構造を形成していることが判明し(Figure 3:STEM画像、Figure 4:構造イメージ図参照)、高容量長寿命メカニズムを解析する一端の解明に成功した。今後は実用化に向けたテストセル試作技術の確立を目指す。

  • Figure 3 A high resolution image of the composite indicated in the inset by STEM. The arrow directions express the crystal orientation of Si or Cu3Si alloy grains.

    Figure 3 A high resolution image of the composite indicated in the inset by STEM. The arrow directions express the crystal orientation of Si or Cu3Si alloy grains.

  • Figure 4 Structural image of the composite with Si and CuO modeled by the aggregation of Si, Cu3Si nano-scale grains into amorphous silicon monoxide.

    Figure 4 Structural image of the composite with Si and CuO modeled by the aggregation of Si, Cu3Si nano-scale grains into amorphous silicon monoxide.