JP2002299601A - Electric storage capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、電力エネルギー
を電気として貯蔵する蓄電体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power storage for storing electric energy as electricity.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、電力エネルギーを電気として貯蔵
する蓄電体には種々のものがあるが、例えば、太陽電池
によって発生した電荷を蓄電して利用するという太陽光
発電システム用のものには、蓄電容量が多いこと（エネ
ルギー密度が大きいこと）、小さくて軽量であることな
どが要求される。蓄電体は、電力エネルギーを電気化学
エネルギーとして貯蔵する鉛蓄電池等の２次電池と比べ
ると、環境変化に対する安定性に優れているので、太陽
光発電システムへの利用に適しているが、エネルギー密
度（Ｗｈ／ｋｇ）が小さいという欠点を有している。蓄
電体の中で、現在最もエネルギー密度が大きい蓄電体と
しては、電気二重層キャパシターが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, there are various types of power storage devices that store electric energy as electricity. For example, a photovoltaic power generation system that stores and uses electric charges generated by a solar cell includes: It is required that the storage capacity is large (energy density is large) and that the storage capacity is small and lightweight. Power storage units are more suitable for use in photovoltaic power generation systems because they have better stability against environmental changes than secondary batteries such as lead storage batteries that store electric energy as electrochemical energy. (Wh / kg) is small. Among the power storage devices, an electric double layer capacitor is known as a power storage material having the highest energy density at present.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の電気二重層
キャパシターは、エネルギー密度が２次電池に比べて小
さく、しかも、有機溶液を使用するため、環境への負荷
が大きいという問題があった。The conventional electric double layer capacitor has a problem that the energy density is smaller than that of the secondary battery, and the use of an organic solution causes a large burden on the environment.
【０００４】この発明の目的は、エネルギー密度が高く
かつ環境への負荷が小さく、しかも、省スペースである
新規な蓄電体を提供することにある。An object of the present invention is to provide a novel power storage unit which has a high energy density, a small load on the environment, and saves space.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】第１の発明による蓄電体
（請求項１）は、１対の電極間に、所定の印加電位によ
りトンネル効果を生じる少なくとも１つのトンネル効果
性誘電体層と、トンネル効果性誘電体層を電子が移動す
る電位値の電位を印加しても電子の移動が生じない非蓄
電性誘電体層と、トンネル効果性誘電体層と非蓄電性誘
電体層との間に位置する少なくとも１つの非誘電体層と
が介在されているものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a power storage device comprising: at least one tunnel effect dielectric layer which generates a tunnel effect by a predetermined applied potential between a pair of electrodes; Between the non-electric storage layer and the non-electric storage layer where no electron transfer occurs even when a potential of the potential value at which the electron moves through the tunnel effect dielectric layer is applied. And at least one non-dielectric layer interposed therebetween.
【０００６】また、第２の発明による蓄電体（請求項
２）は、両端に配置された１対の端電極と、これらの間
に配された少なくとも１つの中間電極とを備え、隣り合
う電極間（端電極と中間電極との間および／または中間
電極同士の間）に、所定の印加電位によりトンネル効果
を生じる少なくとも１つのトンネル効果性誘電体層と、
トンネル効果性誘電体層を電子が移動する電位値の電位
を印加しても電子の移動が生じない非蓄電性誘電体層
と、トンネル効果性誘電体層と非蓄電性誘電体層との間
に位置する少なくとも１つの非誘電体層とが介在されて
いるものである。A power storage device according to a second aspect of the present invention (claim 2) includes a pair of end electrodes disposed at both ends, and at least one intermediate electrode disposed between the pair of end electrodes. At least one tunnel-effect dielectric layer that generates a tunnel effect by a predetermined applied potential between the end electrodes and the intermediate electrode and / or between the intermediate electrodes;
Between the non-electric storage layer and the non-electric storage layer where no electron transfer occurs even when a potential of the potential value at which the electron moves through the tunnel effect dielectric layer is applied. And at least one non-dielectric layer interposed therebetween.
【０００７】また、第３の発明による蓄電体（請求項
３）は、１対の電極間に、所定の印加電位によりトンネ
ル効果を生じかつ内部に電荷を蓄積することができる少
なくとも１つの蓄電性誘電体層と、蓄電性誘電体層を電
子が移動する電位値の電位を印加しても電子の移動が生
じない非蓄電性誘電体層とが介在されているものであ
る。[0007] The power storage device according to the third invention (claim 3) has at least one power storage property capable of generating a tunnel effect between a pair of electrodes by a predetermined applied potential and storing charges therein. A dielectric layer and a non-electric storage dielectric layer in which electrons do not move even when a potential of a potential value at which electrons move through the electric storage dielectric layer are applied are interposed.
【０００８】また、第４の発明による蓄電体（請求項
４）は、両端に配置された１対の端電極と、これらの間
に配された少なくとも１つの中間電極とを備え、隣り合
う電極間（端電極と中間電極との間および／または中間
電極同士の間）に、所定の印加電位によりトンネル効果
を生じかつ内部に電荷を蓄積することができる少なくと
も１つの蓄電性誘電体層と、蓄電性誘電体層を電子が移
動する電位値の電位を印加しても電子の移動が生じない
非蓄電性誘電体層とが介在されているものである。[0008] A power storage unit according to a fourth aspect of the present invention (claim 4) includes a pair of end electrodes disposed at both ends and at least one intermediate electrode disposed between the pair of end electrodes. At least one energy-storing dielectric layer capable of causing a tunnel effect by a predetermined applied potential and accumulating charges therein, between the end electrodes and the intermediate electrode and / or between the intermediate electrodes; A non-storageable dielectric layer in which electrons do not move even when a potential having a value at which electrons move through the storage dielectric layer is applied is interposed.
【０００９】本発明において、非誘電体という語は、金
属および半導体を含むものであり、金属および半導体の
いずれであってもよい。ただし、電荷供給手段と直接接
続されて回路をなす非誘電体層（電極）を形成する非誘
電体は、金属とされる。In the present invention, the term non-dielectric includes a metal and a semiconductor, and may be either a metal or a semiconductor. However, the non-dielectric that forms the non-dielectric layer (electrode) that is directly connected to the charge supply means and forms a circuit is a metal.
【００１０】また、トンネル効果性誘電体層とは、所定
の電位値以上の電位を印加することにより電子の移動が
生じ、この電位値未満の電位では、電荷の移動が阻止さ
れる特性を有しているものとしてここでは定義する。ト
ンネル効果性誘電体層は、酸素等を介したクラスターの
ネットワーク層からなる蓄電性誘電体層であってもよ
く、酸化膜等の誘電性薄膜からなる誘電体薄膜層であっ
てもよい。The tunneling effect dielectric layer has a characteristic that electrons move when a potential higher than a predetermined potential value is applied, and at a potential lower than this potential value, the movement of charges is prevented. Are defined here. The tunnel effect dielectric layer may be a power storage dielectric layer composed of a network layer of clusters via oxygen or the like, or may be a dielectric thin film layer composed of a dielectric thin film such as an oxide film.
【００１１】誘電体薄膜層は、非誘電体層表面を酸化雰
囲気に暴露することにより製造される。また、蓄電性誘
電体は、例えば、絶縁化補助雰囲気（例えば酸素雰囲
気）下でクラスター（例えばシリコンクラスター）を堆
積させることにより得られる。絶縁化補助雰囲気を酸素
を所定の密度含む雰囲気とした場合、クラスターはその
雰囲気中を通過している間も安定な状態であり酸素と結
びつかないが、非誘電体層または他のクラスターと当た
ったときには互いに結合しようとし、その際に結合に酸
素が入り込む。シリコンクラスターの場合は、半導体
（非誘電体）であるので、その内部での電荷の移動は可
能であるが、結合部分に酸素が入り込むことで、その酸
素が他のクラスターおよび非誘電体層への電子の移動を
阻止する障壁となる。トンネル効果はこの障壁において
生じることとなる。トンネル効果が生じる最低限の電位
値以上の電位を印加することにより、電子の移動が生
じ、電位が最低限の電位値を下回れば、電子の移動は阻
止され、よってクラスター内部に電荷がとどまることに
なる。The dielectric thin film layer is manufactured by exposing the surface of the non-dielectric layer to an oxidizing atmosphere. In addition, the electricity storage dielectric is obtained by depositing a cluster (for example, a silicon cluster) under an insulating-assisting atmosphere (for example, an oxygen atmosphere). When the insulating auxiliary atmosphere is an atmosphere containing oxygen at a predetermined density, the cluster is in a stable state while passing through the atmosphere and is not connected to oxygen, but has hit a non-dielectric layer or another cluster. Sometimes they try to combine with each other, with oxygen entering the bond. In the case of a silicon cluster, since it is a semiconductor (non-dielectric), charges can be transferred inside the silicon cluster. However, when oxygen enters the bonding portion, the oxygen is transferred to another cluster and the non-dielectric layer. Barrier that prevents the transfer of electrons. Tunneling will occur at this barrier. By applying a potential equal to or higher than the minimum potential value that causes the tunnel effect, electrons move, and if the potential falls below the minimum potential value, the movement of electrons is prevented, so that the charges stay inside the cluster. become.
【００１２】また、非蓄電性誘電体とは、トンネル効果
性誘電体を電子が移動する電位値の電位を印加しても電
子の移動が生じない誘電体であり、このような誘電体と
しては、セラミックなど、絶縁材料として使用されてい
る各種の誘電体（誘電率の高いもの）を使用することが
できる。A non-electric storage dielectric is a dielectric in which electrons do not move even when a potential of a potential value at which electrons move through the tunnel effect dielectric is applied. Various dielectrics (high dielectric constants) used as insulating materials, such as ceramics and ceramics, can be used.
【００１３】第１および第２の発明による蓄電体におい
て、非誘電体層は、トンネル効果性誘電体層と非蓄電性
誘電体層との間でかつトンネル効果性誘電体層に隣接す
るように設けられる。トンネル効果性誘電体層は、非誘
電体である各電極間の電荷の移動の可否を司るゲートの
役目を果たすもので、この移動ができない場合に、非誘
電体層表面に電荷が蓄積されることになる。In the power storage device according to the first and second aspects of the present invention, the non-dielectric layer is disposed between the tunnel effect dielectric layer and the non-power storage dielectric layer and adjacent to the tunnel effect dielectric layer. Provided. The tunnel effect dielectric layer serves as a gate that controls whether or not electric charges can move between the electrodes, which are non-dielectric. If this movement is impossible, electric charges are accumulated on the surface of the non-dielectric layer. Will be.
【００１４】第１および第２の発明の蓄電体によると、
電極に所定の電位値以上の電位を印加することにより、
電極と非誘電体層との間のトンネル効果性誘電体（電子
の移動を阻止する障壁）を低くかつ薄くし（ショットキ
ー効果）、これによって、トンネル効果性誘電体層を電
荷が通り抜ける（トンネル効果）。このように、各非誘
電体および各電極間の電荷の移動の可否を司るゲートの
役目を果たすトンネル効果性誘電体層により、電極表面
に加えて内部の非誘電体層にも電荷が蓄積され、蓄電容
量が高められる。すなわち、蓄電量は、電極表面に蓄積
される電荷の量＋非誘電体層の表面に蓄積される電荷の
量となり、電極表面にだけしか蓄電されない従来の蓄電
体に比べて、非誘電体層の数の分だけの電荷を多く蓄え
ることができる。According to the first and second aspects of the present invention,
By applying a potential equal to or higher than a predetermined potential value to the electrode,
The tunneling dielectric between the electrode and the non-dielectric layer (the barrier that blocks the transfer of electrons) is made low and thin (Schottky effect), which allows charge to pass through the tunneling dielectric layer (tunneling). effect). In this way, the tunnel effect dielectric layer serving as a gate that controls whether or not electric charges can move between each non-dielectric and each electrode allows electric charges to be accumulated not only on the electrode surface but also on the internal non-dielectric layer. , The storage capacity is increased. That is, the amount of electric charge is the amount of electric charge accumulated on the surface of the electrode plus the amount of electric charge accumulated on the surface of the non-dielectric layer. Can be stored.
【００１５】第３および第４の発明の蓄電体によると、
電極に所定の電位値以上の電位を印加することにより、
電極と蓄電性誘電体との間の電子の移動を阻止する障壁
を低くかつ薄くし（ショットキー効果）、これによっ
て、蓄電性誘電体層に電荷が移動する（トンネル効
果）。すなわち、蓄電性誘電体層内部の各クラスター間
においても、一方の電極に近いクラスターから他方の電
極に近いクラスターにトンネル効果により順次電荷が移
動し、蓄電性誘電体内部の電荷量が増大していく。同様
に、蓄電性誘電体から、電子の移動方向の非誘電体層に
も、ショットキー効果ならびにトンネル効果により電子
が移動する。こうして、電極表面に加えて非誘電体層お
よび蓄電性誘電体層にも電荷が蓄積される。したがっ
て、蓄電量は、電極表面に蓄積される電荷の量＋非誘電
体層に蓄積される電荷の量＋蓄電性誘電体層に蓄積され
る電荷の量となり、電極表面にだけしか蓄電されない従
来の蓄電体に比べて、非誘電体層および蓄電性誘電体層
の数の分だけの電荷を多く蓄えることができる。換言す
れば、蓄電性誘電体層は、電極を含めた非誘電体層の表
面積を広げるのと同等の効果を有しており、同じ印加電
位における蓄電効率が、この層を用いない場合に比べて
向上する。酸化膜等の誘電性薄膜からなる誘電体薄膜層
は、非誘電体層の表面積を広げるのと同等の効果を有し
ているものではない。According to the power storages of the third and fourth inventions,
By applying a potential equal to or higher than a predetermined potential value to the electrode,
The barrier that blocks the transfer of electrons between the electrode and the storage dielectric is made low and thin (Schottky effect), thereby transferring charge to the storage dielectric layer (tunnel effect). That is, also between the clusters inside the energy storage dielectric layer, the charges sequentially move from the cluster near one electrode to the cluster near the other electrode due to the tunnel effect, and the charge amount inside the energy storage dielectric increases. Go. Similarly, electrons move from the storage dielectric to the non-dielectric layer in the direction of electron movement by the Schottky effect and the tunnel effect. In this way, electric charges are accumulated not only on the electrode surface but also on the non-dielectric layer and the storage dielectric layer. Therefore, the amount of charge is equal to the amount of charge stored on the electrode surface + the amount of charge stored on the non-dielectric layer + the amount of charge stored on the charge storage dielectric layer. As compared with the above-described power storage device, more electric charges can be stored by the number of the non-dielectric layer and the electric storage dielectric layer. In other words, the storage dielectric layer has the same effect as increasing the surface area of the non-dielectric layer including the electrode, and the storage efficiency at the same applied potential is lower than when this layer is not used. Improve. A dielectric thin film layer made of a dielectric thin film such as an oxide film does not have the same effect as increasing the surface area of the non-dielectric layer.
【００１６】第３および第４の発明においては、非誘電
体層は必須要素ではないが、蓄電性誘電体層と非蓄電性
誘電体層との間に、蓄電性誘電体層に隣接して非誘電体
層を設けることが好ましい。これは、第１および第２の
発明において、トンネル効果性誘電体層を蓄電性誘電体
層とすることと同等である。In the third and fourth aspects of the present invention, the non-dielectric layer is not an essential element, but is provided between the electric storage dielectric layer and the non-electric storage dielectric layer and adjacent to the electric storage dielectric layer. It is preferable to provide a non-dielectric layer. This is equivalent to making the tunnel effect dielectric layer an electricity storage dielectric layer in the first and second inventions.
【００１７】トンネル効果性誘電体層を蓄電性誘電体層
とし、さらに、蓄電性誘電体層に隣接して非誘電体層を
設けた場合、蓄電量は、電極表面に蓄積される電荷の量
＋非誘電体層の表面に蓄積される電荷の量（１とする）
＋蓄電性誘電体内部に蓄積される電荷の量（αとする）
であり、電極表面にだけしか蓄電されない従来の蓄電体
に比べて、非誘電体層の数×（１＋α）の量の電荷を多
く蓄えることができる。どれだけ電荷を蓄積したいか
で、その組合せを増やせば、ｎ組×（１＋α）の電荷量
の蓄積を意図的に設計できることになる。When the tunnel effect dielectric layer is an electric storage dielectric layer and a non-dielectric layer is provided adjacent to the electric storage dielectric layer, the amount of electric charge is determined by the amount of electric charge accumulated on the electrode surface. + Amount of charge stored on the surface of the non-dielectric layer (1)
+ The amount of charge stored inside the storage dielectric (α)
That is, compared to a conventional power storage unit in which electric charge is stored only on the surface of an electrode, a larger amount of electric charges of the number of non-dielectric layers × (1 + α) can be stored. If the number of combinations is increased depending on how much electric charge is to be accumulated, it is possible to intentionally design accumulation of n sets × (1 + α) of electric charge.
【００１８】なお、第２および第４の発明においては、
中間電極とそれに隣接して配された他の２つの電極（端
電極と端電極、端電極と中間電極、中間電極と中間電極
の組合せのうちのいずれか）との間において、各誘電体
層が前記間に配された中間電極に関し対称位置に配置さ
れていることが好ましい。In the second and fourth inventions,
Each dielectric layer between the intermediate electrode and the other two electrodes (an end electrode and an end electrode, an end electrode and an intermediate electrode, and a combination of an intermediate electrode and an intermediate electrode) disposed adjacent thereto. Are preferably arranged symmetrically with respect to the intermediate electrode disposed therebetween.
【００１９】上記第１から第４までの発明による蓄電体
は、トンネル効果性誘電体（蓄電性誘電体）と非蓄電性
誘電体を挟んだ電極に、回路をなすように電荷供給手段
が接続された際、電極間に配された非誘電体層および蓄
電性誘電体層に電荷が蓄積可能に構成される。したがっ
て、この蓄電体を電荷供給手段と電気的に接続すること
により、蓄電システムを構成することができる。In the power storage device according to the first to fourth aspects of the present invention, a charge supply means is connected to an electrode sandwiching a tunnel effect dielectric (a power storage dielectric) and a non-power storage dielectric so as to form a circuit. In this case, the electric charge can be stored in the non-dielectric layer and the electric storage dielectric layer disposed between the electrodes. Therefore, a power storage system can be configured by electrically connecting the power storage unit to the charge supply unit.
【００２０】このように構成された蓄電体とトンネル効
果を生じうる値以上の電位値を有する電荷供給手段（例
えば太陽電池）とを接続して回路を形成すると、非誘電
体層と蓄電性誘電体層とに電荷が蓄積される。電荷供給
手段の電位値は、上記において所定の電位値とされたも
ので、この電位値をかけることによって、蓄電性誘電体
層内に電子の移動が生じ、非誘電体層を経て隣り合う蓄
電性誘電体層内に電子が移動していく。そして、非蓄電
性誘電体層によって、この電子の移動が阻止され、蓄電
状態が確保される。When a circuit is formed by connecting the thus configured power storage unit and charge supply means (for example, a solar cell) having a potential value equal to or higher than a value capable of causing a tunnel effect, the non-dielectric layer and the storage dielectric Electric charges are accumulated in the body layer. The electric potential value of the charge supply means is a predetermined electric potential value in the above, and by applying this electric potential value, movement of electrons occurs in the electric storage dielectric layer, and the adjacent electric storage via the non-dielectric layer. Electrons move into the conductive dielectric layer. Then, the movement of the electrons is prevented by the non-electric storage dielectric layer, and the electric storage state is secured.
【００２１】蓄電後に電荷供給手段を取り除いても、電
子の移動は継続して阻止され、蓄電状態は継続する。蓄
電後の蓄電体は、電源とすることができ、この蓄電体を
回路に接続すると、この回路に電気エネルギーが供給さ
れる。Even if the charge supply means is removed after the storage, the movement of the electrons is continuously stopped, and the storage state is maintained. The power storage unit after the power storage can be used as a power supply. When the power storage unit is connected to a circuit, electric energy is supplied to the circuit.
【００２２】電荷供給手段とは、電極間に電位を発生す
るもののことで、バッテリー、直流に変換した交流電
源、太陽電池等様々なものを含み、蓄電体に電荷を蓄電
しておきたい電源すべてを指す。電荷供給手段は、例え
ば太陽電池のように、受光により電荷を発生するものが
好ましい。The charge supply means is a means for generating a potential between the electrodes, and includes a battery, an AC power supply converted into a direct current, a solar cell, and various other power supplies. Point to. It is preferable that the charge supply means generates a charge by receiving light, such as a solar cell.
【００２３】この発明による蓄電体用中間体は、第１お
よび第２の発明の蓄電体の一部をなすものであって、ト
ンネル効果性誘電体層と、トンネル効果性誘電体層の一
方の面に重ねられた電極または非誘電体層と、トンネル
効果性誘電体層の他方の面に重ねられた非蓄電性誘電体
層とよりなることがあり、また、トンネル効果性誘電体
層と、トンネル効果性誘電体層の一方の面に重ねられた
電極または非誘電体層と、トンネル効果性誘電体層の他
方の面に重ねられた非誘電体層とよりなることがある。The intermediate for a power storage device according to the present invention forms a part of the power storage device according to the first and second aspects of the present invention, and includes one of a tunnel effect dielectric layer and one of the tunnel effect dielectric layers. May be comprised of an electrode or non-dielectric layer overlaid on a surface, and a non-electrical storage dielectric layer overlaid on the other surface of the tunneling dielectric layer, and a tunneling dielectric layer, It may consist of an electrode or non-dielectric layer overlaid on one side of the tunneling dielectric layer and a non-dielectric layer overlaid on the other side of the tunneling dielectric layer.
【００２４】トンネル効果性誘電体層は、誘電体薄膜層
であってもよいが、蓄電性誘電体層であることが好まし
い。The tunnel effect dielectric layer may be a dielectric thin film layer, but is preferably an electricity storage dielectric layer.
【００２５】トンネル効果性誘電体層が蓄電性誘電体層
である場合、その蓄電体用中間体は、絶縁化補助雰囲気
下で所定の材質のクラスターを電極、非誘電体または非
蓄電性誘電体用の基材上に堆積してトンネル効果性誘電
体の一種である蓄電性誘電体層を形成する蓄電性誘電体
層形成工程と、不活性雰囲気またはそれに準じた雰囲気
下で非誘電性材料のクラスターまたは蒸発物を蓄電性誘
電体層上に堆積して非誘電体層を形成する非誘電体層形
成工程と、必要に応じて非誘電体層形成工程の後に実施
され前記蓄電性誘電体層形成工程および非誘電体層形成
工程を交互に所定数繰り返す積層繰り返し工程とを備え
ている製造方法によって製造される。When the tunnel effect dielectric layer is a charge storage dielectric layer, the charge storage intermediate is formed by forming a cluster of a predetermined material into an electrode, a non-dielectric or a non-charge storage dielectric under an auxiliary insulation atmosphere. Forming a charge storage dielectric layer, which is a kind of tunnel effect dielectric, deposited on a base material for use in the storage of a non-dielectric material in an inert atmosphere or an atmosphere similar thereto. A non-dielectric layer forming step of forming a non-dielectric layer by depositing clusters or evaporates on the electric storage dielectric layer, and, if necessary, the non-dielectric layer forming step is performed after the non-dielectric layer forming step. It is manufactured by a manufacturing method including a lamination repetition step of alternately repeating a formation step and a non-dielectric layer formation step by a predetermined number.
【００２６】また、第３の発明の蓄電体は、絶縁化補助
雰囲気下で所定の材質のクラスターを電極用の基材上に
堆積してトンネル効果性誘電体の一種である蓄電性誘電
体層を形成する蓄電性誘電体層形成工程と、不活性雰囲
気またはそれに準じた雰囲気下で非誘電性材料のクラス
ターまたは蒸発物を蓄電性誘電体層上に堆積して非誘電
体層を形成する非誘電体層形成工程と、必要に応じて蓄
電性誘電体層形成工程および非誘電体層形成工程を交互
に繰り返す積層繰り返し工程と、最外の非誘電体層上に
非蓄電性誘電体層を積層する非蓄電性誘電体層形成工程
と、非蓄電性誘電体層上に電極用の非誘電体層を積層す
る電極形成工程とを備えている製造方法によって製造さ
れる。この製造方法において、基材を電極用の非誘電体
層およびこれの外面に形成された非蓄電性誘電体層とで
形成するとともに、非蓄電性誘電体層形成工程を省略し
てもよい。Further, according to a third aspect of the present invention, there is provided a power storage dielectric layer which is a kind of a tunnel effect dielectric by depositing a cluster of a predetermined material on a base material for an electrode in an auxiliary insulation atmosphere. Forming a non-dielectric layer by depositing a non-dielectric material cluster or evaporate on the accumulative dielectric layer in an inert atmosphere or an atmosphere similar thereto. A dielectric layer forming step, a lamination repeating step of alternately repeating a power storage dielectric layer forming step and a non-dielectric layer forming step as necessary, and a non-power storage dielectric layer on the outermost non-dielectric layer. It is manufactured by a manufacturing method including a non-electric storage dielectric layer forming step of laminating, and an electrode forming step of laminating a non-dielectric layer for an electrode on the non-electric storage dielectric layer. In this manufacturing method, the base may be formed of the non-dielectric layer for the electrode and the non-electric storage dielectric layer formed on the outer surface of the electrode, and the non-electric storage dielectric layer forming step may be omitted.
【００２７】また、第４の発明による蓄電体は、絶縁化
補助雰囲気下で所定の材質のクラスターを堆積してトン
ネル効果性誘電体の一種である蓄電性誘電体層を形成す
る蓄電性誘電体層形成工程と、不活性雰囲気またはそれ
に準じた雰囲気下で非誘電性材料のクラスターまたは蒸
発物を堆積して非誘電体層を形成する非誘電体層形成工
程と、非蓄電性誘電体層を形成する非蓄電性誘電体層形
成工程とを含んでおり、蓄電性誘電体層形成工程および
非蓄電性誘電体層形成工程のいずれか一方を一方の端電
極に施す第１工程と、必要に応じて非誘電体層形成工程
および蓄電性誘電体層形成工程を交互に繰り返す第２工
程と、第１工程で行わなかった方の工程を行う第３工程
と、中間電極を形成する第４工程と、第３工程と同じ工
程を行う第５工程と、必要に応じて非誘電体層形成工程
および蓄電性誘電体層形成工程を交互に繰り返す第６工
程と、第１工程と同じ工程を行う第７工程と、他方の端
電極を形成する第８工程とをこの順に行う蓄電体の製造
方法によって製造することができる。The storage element according to the fourth aspect of the present invention is a storage element in which a cluster of a predetermined material is deposited under an auxiliary insulation atmosphere to form a storage element dielectric layer which is a kind of tunnel effect dielectric. A layer forming step, a non-dielectric layer forming step of forming a non-dielectric layer by depositing a cluster or evaporate of a non-dielectric material in an inert atmosphere or an atmosphere similar thereto, and a non-electric storage dielectric layer. A non-electric storage dielectric layer forming step to be formed, a first step of applying one of the electric storage dielectric layer forming step and the non-electric storage dielectric layer forming step to one end electrode, A second step of alternately repeating the non-dielectric layer forming step and the charge storage dielectric layer forming step, a third step of performing the step not performed in the first step, and a fourth step of forming an intermediate electrode And a fifth step of performing the same step as the third step A sixth step of alternately repeating the non-dielectric layer forming step and the energy-storing dielectric layer forming step if necessary, a seventh step of performing the same step as the first step, and an eighth step of forming the other end electrode. And the steps are performed in this order.
【００２８】上記のこの発明による製造方法において、
絶縁化補助雰囲気とは、クラスター同士が衝突した際
に、クラスター間に入り込んでクラスター同士を結合さ
せる有効成分を含む雰囲気（ガス雰囲気）であり、その
有効成分の原子が結合したクラスター間において電子の
障壁（絶縁）となりうるように、クラスターの材質（所
定の材質）と絶縁化補助雰囲気の有効成分が選択され
る。また、それらは、蓄電体をなした際に、印加される
電位においてショットキー効果により電子が通過可能
（トンネル効果）な程度に電子の障壁が変化しうるよう
に選択される。クラスターの材質は、例えば、シリコ
ン、ゲルマニウムであり、前記有効成分としては、例え
ば、酸素がある。クラスターは、クラスター銃からチュ
ーブ等を通して導いてやることができる。また、非誘電
性材料の蒸発物とは、その非誘電性材料の固まり等をヒ
ーターその他の加熱手段により蒸発させたものである。In the manufacturing method according to the present invention,
The insulation-assisting atmosphere is an atmosphere (a gas atmosphere) containing an active component that enters between the clusters and bonds the clusters when the clusters collide with each other. The material (predetermined material) of the cluster and the effective component of the insulating auxiliary atmosphere are selected so as to be a barrier (insulation). Further, they are selected so that when they form a power storage unit, the barrier of electrons can be changed to such an extent that electrons can pass (tunnel effect) by the Schottky effect at an applied potential. The material of the cluster is, for example, silicon or germanium, and the active ingredient is, for example, oxygen. The cluster can be guided from a cluster gun through a tube or the like. The evaporant of the non-dielectric material is obtained by evaporating the mass of the non-dielectric material by a heater or other heating means.
【００２９】不活性ガス中で加工することにより、酸化
が防止され、さらに、真空容器内で行うことにより、電
気的特性に影響を与えるごみ等の不純物の付着も防止す
ることができる。特に、必要以上の酸化防止および不純
物付着防止が要求されるのは、蓄電体用中間体の製造過
程であり、蓄電体用中間体を真空装置内で製造し、残る
非蓄電性誘電体層および端電極は、通常の雰囲気下で別
の装置を用いた別の工程で行うこともできる。このよう
に、中間体とそれ以外の部分との製造工程を分けること
により、製造時間や製造コストを低減することができ
る。By working in an inert gas, oxidation can be prevented, and by working in a vacuum vessel, the adhesion of impurities such as dust which affects the electrical characteristics can be prevented. In particular, it is a process of manufacturing an intermediate for a power storage unit that is required to prevent excessive oxidation and adhesion of impurities, and the intermediate for a power storage unit is manufactured in a vacuum device, and the remaining non-electric storage dielectric layer and The end electrode can be formed in another step using another device under a normal atmosphere. As described above, the production time and production cost can be reduced by dividing the production steps of the intermediate and the other parts.
【００３０】なお、雰囲気は、真空装置内で作り出すも
のに限らず、雰囲気を構成するガスをシャワーのように
吹き付け、その雰囲気にしたい特定の場所のみ他の雰囲
気とは異なる状態にしてもよい。The atmosphere is not limited to the atmosphere created in the vacuum apparatus, but the gas constituting the atmosphere may be blown like a shower, and only the specific place desired to have the atmosphere may be different from other atmospheres.
【００３１】[0031]
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を、以下図
面を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００３２】この発明による蓄電体(1)は、図１に示す
ように、複数の金属製電極(2)と、隣り合う電極(2)間に
それぞれ介在されたトンネル効果性誘電体層の一種であ
る少なくとも１つの蓄電性誘電体層(3)、少なくとも１
つの非蓄電性誘電体層(4)および少なくとも１つの非誘
電体層(5)とよりなる。この蓄電体(1)は、例えば、同図
に示すように、電荷発生手段としての太陽電池(6)と一
体化されて光発電で得られた電荷を蓄電するシステムと
して使用される。As shown in FIG. 1, a power storage unit (1) according to the present invention includes a plurality of metal electrodes (2) and a kind of a tunnel effect dielectric layer interposed between adjacent electrodes (2). At least one energy storage dielectric layer (3)
It comprises one non-electric storage dielectric layer (4) and at least one non-dielectric layer (5). This power storage unit (1) is integrated with a solar cell (6) as a charge generation unit and used as a system for storing electric charges obtained by photovoltaic power generation, as shown in FIG.
【００３３】蓄電性誘電体層(3)は、シリコンクラスタ
ー酸化層よりなり、所定電位値以上の電位を印加するこ
とに基づくトンネル効果により電荷移動を生じるように
形成されている。非蓄電性誘電体層(4)は、セラミック
などよりなる。非誘電体層(5)は、金属シリコン層より
なる。The energy storage dielectric layer (3) is made of a silicon cluster oxide layer, and is formed so as to cause charge transfer by a tunnel effect based on application of a potential higher than a predetermined potential value. The non-storageable dielectric layer (4) is made of ceramic or the like. The non-dielectric layer (5) is made of a metal silicon layer.
【００３４】図１に示す例では、蓄電システムは、電極
(2)を蓄電体(1)の両端に配置して、一方の電極(2)の外
側の面に太陽電池(6)を重ねるとともに、この電極(2)の
内側の面に、蓄電性誘電体層(3)および非誘電体層(5)を
この順で複数組積層し、最外の蓄電性誘電体層(3)に非
蓄電性誘電体層(4)を重ね、さらにこの外にもう一方の
電極(2)を重ねてこれを接地することにより形成されて
いる。In the example shown in FIG. 1, the power storage system
(2) are arranged at both ends of the power storage unit (1), and the solar cell (6) is overlapped on the outer surface of one electrode (2). A plurality of body layers (3) and non-dielectric layers (5) are laminated in this order, a non-electric storage dielectric layer (4) is superimposed on the outermost electric storage dielectric layer (3), and further It is formed by overlapping the other electrode (2) and grounding it.
【００３５】蓄電性誘電体層(3)となるシリコンクラス
ター酸化層は、均一なクラスターを生成しうるクラスタ
ー銃（例えば、特願２０００−２２１９７９に記載のも
の）を用いて、図２（ａ）に示すように、酸素ガス雰囲
気中でシリコンクラスタービームを非誘電体層(5)とな
る金属シリコン層に当てることにより形成される。こう
して得られたシリコンクラスター酸化層(3)は、同図
（ｂ）に示すように、サイズの揃ったシリコンクラスタ
ーが酸素原子を介してネットワークを形成したものとな
っている。金属シリコン層(5)は、不活性雰囲気中でシ
リコンクラスタービームを当てることにより得ることが
できる。したがって、雰囲気を酸素ガスおよび不活性ガ
スに交互に切り換えて、既成の層の上にシリコンクラス
ターを当てることにより、蓄電性誘電体層＝シリコンク
ラスター酸化層(3)および非誘電体層＝金属シリコン層
(5)をこの順で複数組積層することができる。シリコン
クラスター酸化層(3)の厚みは、数ｎｍから数十ｎｍと
される。The silicon cluster oxide layer serving as the electricity storage dielectric layer (3) is formed by using a cluster gun (for example, one described in Japanese Patent Application No. 2000-221979) capable of forming uniform clusters as shown in FIG. As shown in (1), it is formed by applying a silicon cluster beam to a metal silicon layer serving as a non-dielectric layer (5) in an oxygen gas atmosphere. In the silicon cluster oxide layer (3) thus obtained, as shown in FIG. 2B, a silicon cluster of uniform size forms a network via oxygen atoms. The metal silicon layer (5) can be obtained by applying a silicon cluster beam in an inert atmosphere. Therefore, by switching the atmosphere between oxygen gas and inert gas alternately and applying a silicon cluster on the existing layer, the energy storage dielectric layer = silicon cluster oxide layer (3) and the non-dielectric layer = metal silicon layer
A plurality of sets (5) can be stacked in this order. The thickness of the silicon cluster oxide layer (3) is from several nm to several tens nm.
【００３６】図１に示した蓄電システムによると、太陽
電池(6)で発電された電荷Ｑは、まず、電極(2)に蓄積さ
れ、蓄電体の全静電容量をＣとすると、Ｖ＝Ｑ／Ｃの電
位差が生じ、各非誘電体層(4)間には、その間の誘電率
等に基づく静電容量Ｃ１，Ｃ２，…，ＣＮに応じて、電
位差Ｖ１，Ｖ２，…，ＶＮが生じる。初段の蓄電性誘電
体層(3)に電位Ｖ１（＝Ｑ／Ｃ１）がかかるとポテンシ
ャルは傾斜を持ち、物質間の電子の移動の障壁の透過率
が上がる。そして、Ｖ１とＶとの比に従って電荷Ｑの一
部はトンネル効果で隣の非誘電体層(4)に移動する。こ
の電荷の移動に伴って電位差は小さくなり、透過率は低
下する。ここで、その後段とは電位差が大きくなるの
で、さらに、電荷が後段の蓄電性誘電体層(3)に移動
し、初段電位は再び下がり、初段の蓄電性誘電体層(3)
に電荷が蓄積される。こうして、各蓄電性誘電体層(3)
および非誘電体層(5)に電荷が蓄積される。According to the power storage system shown in FIG. 1, the electric charge Q generated by the solar cell (6) is first stored in the electrode (2), and when the total capacitance of the power storage is C, V = V a potential difference occurs in the Q / C, between each non-dielectric layer (4), capacitances C 1, C 2 based on the intervening dielectric constant such as, ..., depending on the C N, the potential difference V 1, V 2 , ..., V N occurs. When an electric potential V 1 (= Q / C 1 ) is applied to the first-stage electric storage dielectric layer (3), the electric potential has a slope, and the transmittance of a barrier for electron transfer between substances increases. Then, part of the charge Q according to the ratio between V 1 and V is moved to the non-dielectric layer next to the tunnel effect (4). The potential difference decreases with the movement of the electric charge, and the transmittance decreases. Here, since the potential difference with the subsequent stage increases, the electric charge further moves to the subsequent storage dielectric layer (3), the first-stage potential decreases again, and the first storage dielectric layer (3)
The electric charge is accumulated. Thus, each storage dielectric layer (3)
In addition, charges are accumulated in the non-dielectric layer (5).
【００３７】電極(2)，蓄電性誘電体層(3)，非蓄電性誘
電体層(4)および非誘電体層(5)は、図１に示すほか、以
下に示すように種々の順序で配置可能である。The electrode (2), the electric storage dielectric layer (3), the non-electric storage dielectric layer (4) and the non-dielectric layer (5) are arranged in various orders as shown in FIG. Can be arranged.
【００３８】図３は、電極(2)が２つの場合の最小構成
を示しており、蓄電体(1A)は、１対の電極(2)間に蓄電
性誘電体層(3)と非蓄電性誘電体層(4)とがそれぞれ１層
ずつ介在されて形成されている。FIG. 3 shows a minimum configuration in the case where there are two electrodes (2). A power storage unit (1A) is provided between a pair of electrodes (2) and a non-power storage dielectric layer (3). And a conductive dielectric layer (4).
【００３９】また、図４は、電極(2)(7)が３つの場合の
最小構成を示しており、蓄電体(1B)(1C)は、両端に配置
された１対の端電極(2)と、これらの間に配された中間
電極(7)とを備え、各端電極(2)と中間電極(7)との間
に、蓄電性誘電体層(3)および非蓄電性誘電体層(4)がそ
れぞれ１層ずつ介在されて形成されている。蓄電性誘電
体層(3)は、同図（ａ）に示すように、蓄電体(1B)の中
間電極(7)に接していてもよく、同図（ｂ）に示すよう
に、蓄電体(1C)の端電極(2)に接していてもよい。ま
た、必ずしも、中間電極(7)を中心とした対称構造であ
る必要はない。FIG. 4 shows a minimum configuration in the case where there are three electrodes (2) and (7), and the power storage bodies (1B) and (1C) have a pair of end electrodes (2) arranged at both ends. ) And an intermediate electrode (7) disposed therebetween, between each of the end electrodes (2) and the intermediate electrode (7), a charge storage dielectric layer (3) and a non-charge storage dielectric. The layers (4) are formed with one layer interposed therebetween. The electric storage dielectric layer (3) may be in contact with the intermediate electrode (7) of the electric storage (1B) as shown in FIG. It may be in contact with the end electrode (2) of (1C). Further, it is not always necessary to have a symmetrical structure around the intermediate electrode (7).
【００４０】上記最小構成の蓄電体(1A)(1B)(1C)は、さ
らに、電極とはならない非誘電体層(5)をこれらに追加
し、準最小構成の蓄電体(1D)(1E)(1F)(1G)(1H)とするこ
ともできる。The above-mentioned minimum-storage power storage units (1A), (1B), and (1C) further include a non-dielectric layer (5) that does not become an electrode, and the quasi-minimum-configuration power storage units (1D) (1E). ) (1F) (1G) (1H).
【００４１】図５は、電極(2)が２つの場合の準最小構
成を示しており、蓄電体(1D)は、１対の電極(2)と、一
方の電極(2)に接している蓄電性誘電体層(3)と、他方の
電極(2)に接している非蓄電性誘電体層(4)と、蓄電性誘
電体層(3)と非蓄電性誘電体層(4)との間に介在された非
誘電体層(5)とよりなる。FIG. 5 shows a quasi-minimum configuration in the case of two electrodes (2), in which the power storage unit (1D) is in contact with a pair of electrodes (2) and one electrode (2). A storage dielectric layer (3), a non-storage dielectric layer (4) in contact with the other electrode (2), a storage dielectric layer (3) and a non-storage dielectric layer (4) And a non-dielectric layer (5) interposed therebetween.
【００４２】また、図６は、電極(2)(7)が３つの場合の
準最小構成を示しており、蓄電体は、両端に配置された
１対の端電極(2)と、これらの間に配された中間電極(7)
とを備え、各端電極(2)と中間電極(7)との間に、蓄電性
誘電体層(3)および非蓄電性誘電体層(4)がそれぞれ１層
ずつ介在されるとともに、隣り合う蓄電性誘電体層(3)
および非蓄電性誘電体層(4)の組のうちの少なくとも１
つにおいて、両層(3)(4)の間に非誘電体層(5)が介在さ
れて形成されている。同図（ａ）の蓄電体(1E)は、最小
構成の図４（ａ）に示されている蓄電体(1B)において、
一方の端電極(2)に接する非蓄電性誘電体層(4)とこれに
隣り合う蓄電性誘電体層(3)との間に非誘電体層(5)が介
在されたもので、同図（ｂ）の蓄電体(1F)は、同図
（ａ）の蓄電体(1E)の他方の端電極(2)に接する非蓄電
性誘電体層(4)とこれに隣り合う蓄電性誘電体層(3)との
間にも非誘電体層(5)が介在されたもので、同図（ｃ）
の蓄電体(1G)は、最小構成の図４（ｂ）に示されている
蓄電体(1C)において、一方の端電極(2)に接する蓄電性
誘電体層(3)とこれに隣り合う非蓄電性誘電体層(4)との
間に非誘電体層(5)が介在されたもので、同図（ｄ）の
蓄電体(1H)は、同図（ｃ）の蓄電体(1G)の他方の端電極
(2)に接する蓄電性誘電体層(3)とこれに隣り合う非蓄電
性誘電体層(4)との間にも非誘電体層(5)が介在されたも
のである。FIG. 6 shows a quasi-minimum configuration in the case where there are three electrodes (2) and (7). A power storage unit is composed of a pair of end electrodes (2) arranged at both ends and these electrodes. Intermediate electrode (7) placed between
Between the end electrode (2) and the intermediate electrode (7), a power storage dielectric layer (3) and a non-power storage dielectric layer (4) are interposed one by one, and Matching electricity storage dielectric layer (3)
And at least one of a set of non-electrical storage dielectric layers (4).
In one, a non-dielectric layer (5) is interposed between both layers (3) and (4). The power storage unit (1E) shown in FIG. 4A is the same as the power storage unit (1B) shown in FIG.
A non-dielectric layer (5) is interposed between a non-electric storage dielectric layer (4) in contact with one end electrode (2) and an electric storage dielectric layer (3) adjacent thereto. The power storage unit (1F) in FIG. (B) is composed of the non-power storage dielectric layer (4) in contact with the other end electrode (2) of the power storage unit (1E) in FIG. The non-dielectric layer (5) is also interposed between the body layer (3) and FIG.
The power storage unit (1G) is the power storage unit (1C) shown in FIG. 4B having the minimum configuration and is adjacent to the power storage dielectric layer (3) in contact with one end electrode (2). The non-dielectric layer (5) is interposed between the non-electric storage dielectric layer (4) and the electric storage (1H) in FIG. ) The other end electrode
A non-dielectric layer (5) is also interposed between the electric storage dielectric layer (3) in contact with (2) and the non-electric storage dielectric layer (4) adjacent thereto.
【００４３】上記において、蓄電性誘電体層(3)は、ト
ンネル効果性誘電体層である誘電体薄膜層に置き換える
ことができる。ただし、誘電体薄膜層は、それ自体に電
荷を蓄えるものではないので、これに隣接して非誘電体
層(5)を有していることが必須となり、図５がその最小
構成となり、図６（ｂ）（ｄ）がその準最小構成とな
る。In the above description, the storage dielectric layer (3) can be replaced with a dielectric thin film layer which is a tunnel effect dielectric layer. However, since the dielectric thin film layer does not itself store electric charges, it is essential to have the non-dielectric layer (5) adjacent thereto, and FIG. 6 (b) and 6 (d) are the quasi-minimum configurations.
【００４４】なお、上記の各蓄電体において、最も重要
な構成要素はトンネル効果性誘電体層（誘電体薄膜層お
よび蓄電性誘電体）(3)であり、これを間に挟んだ中間
体、すなわち、電極(2)(7)−トンネル効果性誘電体層
(3)−非蓄電性誘電体層(4)よりなる中間体(P)、およ
び、電極(2)(7)または非誘電体層(5)−トンネル効果性
誘電体層(3)−非誘電体層(5)よりなる中間体(Q)は、真
空容器などの不純物の侵入を防止することのできる装置
において製造されることが好ましい。The most important component in each of the above-mentioned power storage devices is a tunnel effect dielectric layer (dielectric thin film layer and power storage dielectric) (3). That is, the electrodes (2) and (7)-the tunnel effect dielectric layer
(3)-an intermediate (P) consisting of a non-electrical storage dielectric layer (4), and an electrode (2) (7) or a non-dielectric layer (5)-a tunnel effect dielectric layer (3)- The intermediate (Q) composed of the dielectric layer (5) is preferably manufactured in a device such as a vacuum vessel capable of preventing intrusion of impurities.
【００４５】[0045]
【発明の効果】第１および第２の発明の蓄電体による
と、トンネル効果性誘電体層の存在により、非誘電体層
に電荷が蓄積されるので、エネルギー密度を高くするこ
とができる。また、第３および第４の発明の蓄電体によ
ると、蓄電性誘電体層の存在により、これに電荷が蓄積
されるので、エネルギー密度を高くすることができる。
これらのすべての発明では、有機溶液を使用しないた
め、環境への負荷が小さくできる。しかも、蓄電性誘電
体層の厚みは１０ｎｍ程度とすることが可能であり、エ
ネルギー密度を高くしかつ省スペースとすることもでき
る。According to the power storage devices of the first and second aspects of the present invention, charges are stored in the non-dielectric layer due to the presence of the tunnel effect dielectric layer, so that the energy density can be increased. Further, according to the power storages of the third and fourth inventions, the presence of the power storage dielectric layer causes the charge to be stored therein, so that the energy density can be increased.
In all of these inventions, since no organic solution is used, the burden on the environment can be reduced. In addition, the thickness of the energy storage dielectric layer can be about 10 nm, so that the energy density can be increased and the space can be saved.
【図１】この発明による蓄電体および蓄電システムを模
式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a power storage unit and a power storage system according to the present invention.
【図２】蓄電体の内部構成を模式的に示す拡大図であ
る。FIG. 2 is an enlarged view schematically showing an internal configuration of a power storage unit.
【図３】電極が２つの場合の蓄電体の最小構成を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing a minimum configuration of a power storage unit when two electrodes are provided.
【図４】電極が３つの場合の蓄電体の最小構成を示す図
である。FIG. 4 is a diagram showing a minimum configuration of a power storage unit when three electrodes are provided.
【図５】電極が２つの場合の蓄電体の準最小構成を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing a quasi-minimum configuration of a power storage unit when two electrodes are provided.
【図６】電極が３つの場合の蓄電体の準最小構成を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing a quasi-minimum configuration of a power storage unit when three electrodes are provided.
(1)(1A)(1B)(1C)(1D)(1E)(1F)(1G)(1H)：蓄電体 (2)：端電極 (3)：蓄電性誘電体層 (4)：非蓄電性誘電体層 (5)：非誘電体層 (6)：太陽電池（電荷供給手段） (7)：中間電極 (P)(Q)：蓄電体用中間体 (1) (1A) (1B) (1C) (1D) (1E) (1F) (1G) (1H): Power storage (2): End electrode (3): Power storage dielectric layer (4): Non Energy storage dielectric layer (5): Non-dielectric layer (6): Solar cell (charge supply means) (7): Intermediate electrode (P) (Q): Intermediate for energy storage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小村 明夫 大阪市住之江区南港北１丁目７番89号 日 立造船株式会社内 (72)発明者 滝谷 俊夫 大阪市住之江区南港北１丁目７番89号 日 立造船株式会社内 (72)発明者 岩田 康嗣 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 福田 昭 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 木山 学 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 岸田 将明 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 ユ シェン グェン 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 武藤 麻紀子 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 澤田 嗣郎 東京都荒川区南千住６−37−２−504 Ｆターム(参考） 5E082 FG03 FG27 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akio Komura 1-7-89 Minami Kohoku, Suminoe-ku, Osaka-shi Inside Tachibana Shipbuilding Co., Ltd. No. Tachi Shipbuilding Co., Ltd. (72) Inventor Yasushi Iwata 1-1-4 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref.Electric Technology Research Institute, AIST 1-1-4, Electronic Technology Research Institute, AIST, Ministry of Economy, Trade and Industry (72) Inventor Manabu Kiyama 1-4-1, Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref., Electronic Technology Research Institute, AIST (72) Inventor Masaaki Kishida 1-1-4 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref., National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) 2) Inventor Yu Sheng Nguyen 1-4-1 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref. Ministry of Economy, Trade and Industry, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (72) Inventor Makiko Mutou 1-4-1, Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref. (72) Inventor Shiro Sawada 6-37-2-504 Minamisenju, Arakawa-ku, Tokyo F-term (reference) 5E082 FG03 FG27
Claims (16)
よりトンネル効果を生じる少なくとも１つのトンネル効
果性誘電体層(3)と、トンネル効果性誘電体層(3)を電子
が移動する電位値の電位を印加しても電子の移動が生じ
ない非蓄電性誘電体層(4)と、トンネル効果性誘電体層
(3)と非蓄電性誘電体層(4)との間に位置する少なくとも
１つの非誘電体層(5)とが介在されている蓄電体。An electron is applied between a pair of electrodes (2) and at least one tunnel effect dielectric layer (3) that generates a tunnel effect by a predetermined applied potential and a tunnel effect dielectric layer (3). A non-electric storage dielectric layer (4) in which electrons do not move even when a potential of a moving potential value is applied, and a tunnel effect dielectric layer
A power storage unit having at least one non-dielectric layer (5) interposed between (3) and the non-power-storage dielectric layer (4).
これらの間に配された少なくとも１つの中間電極(7)と
を備え、隣り合う電極(2)(7)間に、所定の印加電位によ
りトンネル効果を生じる少なくとも１つのトンネル効果
性誘電体層(3)と、トンネル効果性誘電体層(3)を電子が
移動する電位値の電位を印加しても電子の移動が生じな
い非蓄電性誘電体層(4)と、トンネル効果性誘電体層(3)
と非蓄電性誘電体層(4)との間に位置する少なくとも１
つの非誘電体層(5)とが介在されている蓄電体。2. A pair of end electrodes (2) arranged at both ends,
At least one intermediate electrode (7) disposed therebetween, and at least one tunneling dielectric layer (6) that generates a tunnel effect by a predetermined applied potential between adjacent electrodes (2) (7). 3), a non-accumulative dielectric layer (4) in which electrons do not move even when a potential of a potential value at which electrons move through the tunnel effect dielectric layer (3) is applied, and a tunnel effect dielectric layer (3)
At least one layer located between the non-electrical storage dielectric layer (4)
A power storage unit in which two non-dielectric layers (5) are interposed.
よりトンネル効果を生じかつ内部に電荷を蓄積すること
ができる少なくとも１つの蓄電性誘電体層(3)と、蓄電
性誘電体層(3)を電子が移動する電位値の電位を印加し
ても電子の移動が生じない非蓄電性誘電体層(4)とが介
在されている蓄電体。3. At least one charge storage dielectric layer (3) capable of generating a tunnel effect by a predetermined applied potential and storing charges therein between a pair of electrodes (2), and a charge storage dielectric layer. A power storage unit including a non-storageable dielectric layer (4) in which electrons do not move even when a potential of a potential value at which electrons move through the body layer (3) is applied.
これらの間に配された少なくとも１つの中間電極(7)と
を備え、隣り合う電極(2)(7)間に、所定の印加電位によ
りトンネル効果を生じかつ内部に電荷を蓄積することが
できる少なくとも１つの蓄電性誘電体層(3)と、蓄電性
誘電体層(3)を電子が移動する電位値の電位を印加して
も電子の移動が生じない非蓄電性誘電体層(4)とが介在
されている蓄電体。4. A pair of end electrodes (2) arranged at both ends,
It has at least one intermediate electrode (7) arranged between them, and a tunnel effect can be generated between adjacent electrodes (2) and (7) by a predetermined applied potential and charges can be stored inside. At least one electricity storage dielectric layer (3), and a non-electric storage dielectric layer (4) in which electrons do not move even when a potential of a potential value at which electrons move through the electricity storage dielectric layer (3) is applied. And an interposed power storage unit.
電体層である請求項１または２に記載の蓄電体。5. The power storage device according to claim 1, wherein the tunnel effect dielectric layer is a power storage dielectric layer.
他の２つの電極(2)(7)との間において、各誘電体層(3)
(4)が前記間に配された中間電極(7)に関し対称位置に配
置されている請求項２または４に記載の蓄電体。6. Each dielectric layer (3) between an intermediate electrode (7) and two other electrodes (2) (7) arranged adjacent thereto.
5. The power storage device according to claim 2, wherein (4) is disposed symmetrically with respect to the intermediate electrode (7) disposed therebetween.
中間体(P)であって、トンネル効果性誘電体層(3)と、ト
ンネル効果性誘電体層(3)の一方の面に重ねられた電極
(2)(7)または非誘電体層(5)と、トンネル効果性誘電体
層(3)の他方の面に重ねられた非蓄電性誘電体層(4)とよ
りなる蓄電体用中間体。7. An intermediate (P) forming a part of the power storage device according to claim 1 or 2, wherein the intermediate (P) is one of the tunnel effect dielectric layer (3) and the tunnel effect dielectric layer (3). Electrodes stacked on the surface
(2) (7) or a non-dielectric layer (5), and an intermediate for a power storage unit comprising a non-electrical storage dielectric layer (4) stacked on the other surface of the tunnel effect dielectric layer (3) .
中間体(Q)であって、トンネル効果性誘電体層(3)と、ト
ンネル効果性誘電体層(3)の一方の面に重ねられた電極
(2)(7)または非誘電体層(5)と、トンネル効果性誘電体
層(3)の他方の面に重ねられた非誘電体層(5)とよりなる
蓄電体用中間体。8. An intermediate (Q) forming a part of the power storage device according to claim 1, wherein the intermediate (Q) is one of a tunnel effect dielectric layer (3) and one of the tunnel effect dielectric layer (3). Electrodes stacked on the surface
(2) An intermediate for a power storage device comprising (7) or a non-dielectric layer (5) and a non-dielectric layer (5) superposed on the other surface of the tunnel effect dielectric layer (3).
電体層である請求項７または８に記載の蓄電体用中間
体。9. The intermediate for a power storage device according to claim 7, wherein the tunnel effect dielectric layer (3) is a power storage dielectric layer.
(1)と、これと電気的に接続される電荷供給手段(6)とを
備えている蓄電システム。10. A power storage device according to claim 1,
A power storage system including (1) and charge supply means (6) electrically connected thereto.
の受光により電荷を発生するものである請求項１０記載
の蓄電システム。11. The power storage system according to claim 10, wherein said charge supply means (6) generates charges by receiving light from the sun or the like.
する方法であって、絶縁化補助雰囲気下で所定の材質の
クラスターを電極(2)(7)、非誘電体(5)または非蓄電性
誘電体(4)用の基材上に堆積して蓄電性誘電体層(3)を形
成する蓄電性誘電体層形成工程と、不活性雰囲気または
それに準じた雰囲気下で非誘電性材料のクラスターまた
は蒸発物を蓄電性誘電体層(3)上に堆積して非誘電体層
(5)を形成する非誘電体層形成工程とを備えている蓄電
体用中間体の製造方法。12. The method for producing an intermediate for a power storage device according to claim 9, wherein a cluster of a predetermined material is formed on the electrode (2) (7), the non-dielectric (5) or A step of forming a charge storage dielectric layer that is deposited on a substrate for a charge storage dielectric (4) to form a charge storage dielectric layer (3); and a step of forming a charge storage dielectric layer in an inert atmosphere or an atmosphere similar thereto. A non-dielectric layer is formed by depositing a cluster or evaporant of the material on the dielectric layer (3).
(5) A method for producing an intermediate for a power storage, comprising a step of forming a non-dielectric layer.
蓄電性誘電体層形成工程および非誘電体層形成工程を交
互に所定数繰り返す積層繰り返し工程をさらに備えてい
る請求項１２記載の蓄電体用中間体の製造方法。13. The power storage device according to claim 12, further comprising, after the non-dielectric layer forming step, a stacking repetition step of repeating the power-storing dielectric layer forming step and the non-dielectric layer forming step alternately by a predetermined number. A method for producing a body intermediate.
誘電体層である請求項１に記載の蓄電体を製造する方法
であって、絶縁化補助雰囲気下で所定の材質のクラスタ
ーを電極(2)用の基材上に堆積して蓄電性誘電体層(3)を
形成する蓄電性誘電体層形成工程と、不活性雰囲気また
はそれに準じた雰囲気下で非誘電性材料のクラスターま
たは蒸発物を蓄電性誘電体層(3)上に堆積して非誘電体
層(5)を形成する非誘電体層形成工程と、必要に応じて
蓄電性誘電体層形成工程および非誘電体層形成工程を交
互に繰り返す積層繰り返し工程と、最外の非誘電体層
(5)上に非蓄電性誘電体層(4)を積層する非蓄電性誘電体
層形成工程と、非蓄電性誘電体層(4)上に電極(2)用の非
誘電体層を積層する電極形成工程とを備えている蓄電体
の製造方法。14. The method for producing a power storage device according to claim 1, wherein the tunnel effect dielectric tank (3) is a power storage dielectric layer, wherein a cluster of a predetermined material is formed under an auxiliary insulation atmosphere. An energy storage dielectric layer forming step of depositing on the substrate for the electrode (2) to form an energy storage dielectric layer (3), and a cluster of non-dielectric materials or an inert atmosphere or an equivalent atmosphere. A non-dielectric layer forming step of forming a non-dielectric layer (5) by depositing the evaporate on the electric storage dielectric layer (3), and, if necessary, an electric storage dielectric layer forming step and a non-dielectric layer A stacking repetition process that alternates the formation process and the outermost non-dielectric layer
(5) A non-electric storage dielectric layer forming step of laminating a non-electric storage dielectric layer (4) on, and a non-dielectric layer for an electrode (2) is laminated on the non-electric storage dielectric layer (4) A method for manufacturing a power storage unit, comprising:
これの外面に形成された非蓄電性誘電体層(4)とで形成
するとともに、非蓄電性誘電体層形成工程を省略するこ
とを特徴とする請求項１４記載の蓄電体の製造方法。15. A method for forming a base material comprising a non-dielectric layer for an electrode (2) and a non-electric storage dielectric layer (4) formed on an outer surface of the non-electric storage layer. The method for manufacturing a power storage unit according to claim 14, wherein the method is omitted.
誘電体層である請求項２に記載の蓄電体を製造する方法
であって、絶縁化補助雰囲気下で所定の材質のクラスタ
ーを堆積してトンネル効果性誘電体の一種である蓄電性
誘電体層(3)を形成する蓄電性誘電体層形成工程と、不
活性雰囲気またはそれに準じた雰囲気下で非誘電性材料
のクラスターまたは蒸発物を堆積して非誘電体層(5)を
形成する非誘電体層形成工程と、非蓄電性誘電体層(4)
を形成する非蓄電性誘電体層形成工程とを含んでおり、 蓄電性誘電体層形成工程および非蓄電性誘電体層形成工
程のいずれか一方を一方の端電極(2)に施す第１工程
と、必要に応じて非誘電体層形成工程および蓄電性誘電
体層形成工程を交互に繰り返す第２工程と、第１工程で
行わなかった方の工程を行う第３工程と、中間電極(7)
を形成する第４工程と、第３工程と同じ工程を行う第５
工程と、必要に応じて非誘電体層形成工程および蓄電性
誘電体層形成工程を交互に繰り返す第６工程と、第１工
程と同じ工程を行う第７工程と、他方の端電極(2)を形
成する第８工程とをこの順に行う蓄電体の製造方法。16. The method for manufacturing a power storage device according to claim 2, wherein the tunnel effect dielectric tank is a power storage dielectric layer, wherein a cluster of a predetermined material is formed under an auxiliary insulation atmosphere. A process of forming a storage dielectric layer (3), which is deposited to form a storage dielectric layer (3), which is a kind of tunnel effect dielectric, and clusters or evaporation of non-dielectric material in an inert or similar atmosphere A non-dielectric layer forming step of depositing an object to form a non-dielectric layer (5), and a non-electric storage dielectric layer (4)
A non-storageable dielectric layer forming step of forming a first step of applying one of the step of forming a storage layer and the step of forming a non-storage dielectric layer to one end electrode (2). A second step of alternately repeating the non-dielectric layer forming step and the electricity-storing dielectric layer forming step if necessary, a third step of performing the step not performed in the first step, and an intermediate electrode (7). )
A fourth step of forming the same, and a fifth step of performing the same step as the third step.
A step, a non-dielectric layer forming step and a power storage dielectric layer forming step are alternately repeated as necessary, a seventh step of performing the same step as the first step, and the other end electrode (2). And an eighth step of forming a power storage device in this order.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100014211A1 (en) * | 2006-12-14 | 2010-01-21 | Tama-Tlo Ltd. | Storage battery |
| WO2010103452A1 (en) * | 2009-03-11 | 2010-09-16 | Nxp B.V. | Low-frequency filter comprising maxwell-wagner stack |
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| JP2001308286A (en) * | 2000-04-24 | 2001-11-02 | Nec Corp | Semiconductor device and its drive method |
-
2001
- 2001-03-30 JP JP2001099241A patent/JP4947752B2/en not_active Expired - Lifetime
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