JP6872388B2 - 二次電池の製造方法 - Google Patents
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Description
)とMOSキャパシタなどがある。
その方法は、第一電極12、n型金属酸化物半導体層14、n型金属酸化物半導体・絶縁物層16、中間絶縁層18、p型金属酸化物半導体層22と第二電極24とを、この順序に積層した後に、この積層体を35〜65パーセント以内の湿度の環境内に配置させる。次に、第一電極12と第二電極24の間に、電圧源から正電圧と0Vのサイクル電圧繰り返し印加する方法、及び電圧源から正電圧と負電圧のサイクル電圧繰り返し印加する方法である。以下、混在層を電気的に形成する方法を詳細に説明する。
図2は、正と0Vのサイクル電圧印加前後の酸化物半導体二次電池10の構造を示す。
以下、混在層20を備える酸化物半導体二次電池10の製造方法を、フローチャートを用いて詳細に説明する。
図4は、サイクル電圧印加システムの実施回路の一例を示す。
図5は、正と0Vの電圧波形40−1の一例を示す。
酸化物半導体二次電池10の作製にあたっては、絶縁性物質であるガラスを基板とした。まず、第一電極12は、クロムをターゲットとしてスパッタデポジション法を用いて、100〜300nmの膜厚で成膜した。製造装置としては、RFスパッタリング装置を用
いた。なお、第一電極12は電流を流しやすくするため、例えば、100μΩ・cm以下の抵抗率を有する材料とすることが好ましい。
12:第一電極
14:n型金属酸化物半導体層
16:n型金属酸化物半導体・絶縁物層
18:中間絶縁層
22:p型金属酸化物半導体層
24:第二電極
30:電圧源
32:電圧計
34:電流計
36:制御装置
38:抵抗
39:被電圧印加二次電池
40,40−1,40−2,40−3、40−4、40−5:電圧波形
Claims (16)
- 第一電極と、
n型金属酸化物半導体からなるn型金属酸化物半導体層と、
n型金属酸化物半導体と絶縁体からなるn型金属酸化物半導体・絶縁物層と、
絶縁体を主成分とする中間絶縁層と、
p型金属酸化物半導体からなるp型金属酸化物半導体層と、
第二電極と、
をこの順序で積層した後に、
前記第一電極を基準として前記第一電極と前記第二電極との間に正電圧を印加する第一のプロセスと、
前記第一電極を基準として前記第一電極と前記第二電極との間に0Vを印加する第二のプロセスを第1単位サイクルとし、予め定められた数の前記第1単位サイクルを繰り返すことにより、前記中間絶縁層とp型金属酸化物半導体層の間に前記p型金属酸化物半導体と前記中間絶縁層の前記絶縁体とが混在した混在層を形成すること、
を特徴とする酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 前記第一電極をグランド接続した場合、前記第一のプロセスにおける前記第二電極に印加する正電圧の値は、少なくとも前記酸化物半導体二次電池の充電電圧以上の値を含むこと、
を特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 前記第一のプロセスには、前記第一電極と前記第二電極との間に、正電圧が印加された状態を一定時間保持するプロセスが含まれ、
前記第二のプロセスには、前記第一電極と前記第二電極との間に0Vが印加された状態を一定時間保持するプロセスが含まれていること、
を特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 前記第一のプロセスにおいて、
前記第一電極と前記第二電極との間に印加する正電圧は、サイクル毎に異なる電圧値が設定されること、
を特徴とする請求項3に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 前記第一のプロセスにおいて、
前記第一電極と前記第二電極との間を流れる電流の値が、前記第一のプロセスで予め定められている電流値を超えないように、前記第一電極と前記第二電極との間に印加する正電圧を各プロセスで制御すること、
を特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 前記第一のプロセスにおける、正電圧を印加する正電圧印加時間は、前記酸化物半導体二次電池の放電容量の増加とともに長くすること、
を特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 正電圧を印加する正電圧印加時間は、
前記酸化物半導体二次電池の電圧値が予め定められた設定電圧値に達するまでの時間であること、
を特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 前記第一のプロセス及び前記第二のプロセスに加えて、
前記酸化物半導体二次電池の放電容量を測定する第三のプロセスを有し、
前記第1単位サイクルを、所定のサイクル数繰り返した後に、前記第三のプロセスを実行し、
前記酸化物半導体二次電池の放電容量が予め定められた閾値以上であることが測定された場合に電圧の印加を終了させること、
を特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 前記第一のプロセス及び前記第二のプロセスに加えて、
前記酸化物半導体二次電池の放電容量を測定する第三のプロセスと、
前記第三のプロセスで測定された放電容量に基づき、前記酸化物半導体二次電池の放電容量の増加率を所定の時間間隔で算出する第四のプロセスと、
を有し、
前記第1単位サイクルを、所定のサイクル数繰り返した後に、前記第三のプロセス、及び前記第四のプロセスを実行し、
前記放電容量の増加率が予め定められた閾値以下である場合に電圧の印加を終了させること、
を特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 前記中間絶縁層は、シリコーンオイル又は抵抗調整剤が添加されたシリコーンオイルを、前記n型金属酸化物半導体・絶縁物層の表面上に塗布した後、焼成し、焼成後に紫外線を照射してUV硬化させることにより形成すること、
を特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 前記中間絶縁層は、シリコン(Si)をターゲットとするスパッタリングにより前記n型金属酸化物半導体・絶縁物層の上に形成すること、
を特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 前記中間絶縁層の絶縁体は、SiOx(0≦x≦2)であること、
を特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 前記p型金属酸化物半導体は、酸化ニッケル(NiO)であること、
を特徴とする請求項1に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 第一電極と、
n型金属酸化物半導体からなるn型金属酸化物半導体層と、
n型金属酸化物半導体と絶縁体からなるn型金属酸化物半導体・絶縁物層と、
絶縁体を主成分とする中間絶縁層と、
p型金属酸化物半導体からなるp型金属酸化物半導体層と、
第二電極と、
をこの順序で積層した後に、
前記第一電極を基準として前記第一電極と前記第二電極との間に正電圧を印加する第五のプロセスと、
前記第一電極を基準として前記第一電極と前記第二電極との間に負電圧を印加する第六のプロセスとを第2単位サイクルとし、予め定められた数の前記第2単位サイクルを繰り返すことにより、前記中間絶縁層とp型金属酸化物半導体層の間に前記p型金属酸化物半導体と前記中間絶縁層の前記絶縁体とが混在した混在層を形成すること、
を特徴とする酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 湿度が35〜65パーセント以内の湿度環境下で、前記第一電極と前記第二電極との間に電圧を印加すること、
を特徴とする請求項1又は14に記載の酸化物半導体二次電池の製造方法。 - 第一電極と、
n型金属酸化物半導体からなるn型金属酸化物半導体層と、
n型金属酸化物半導体と絶縁体からなるn型金属酸化物半導体・絶縁物層と、
絶縁体を主成分とする中間絶縁層と、
p型金属酸化物半導体からなるp型金属酸化物半導体層と、
第二電極と、
がこの順序で配置されており、
前記中間絶縁層と前記p型金属酸化物半導体層との間には、前記中間絶縁層及び前記p型金属酸化物半導体層の成分が混在した混在層が設けられている酸化物半導体二次電池。
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