09/26/2014
No.0102 RBS/HFS/NRAによる酸化物系固体電解質の組成分析
RBSに代表されるイオン散乱分析は、極薄膜から厚膜まで幅広い範囲で、深さ方向組成分析が可能である。定量値の確度が高く、水素も含めて評価が可能という特徴がある。
また、Li等軽元素については、核反応を利用して感度良く定量可能となった。ここでは全固体電池実用化のためのキーマテリアルとされる、固体電解質の組成分析事例を示す。
原理
RBS / HFS / NRA法の測定原理
RBS : ラザフォード後方散乱分光法
HFS : 水素前方散乱分光法
NRA : 核反応解析法
試料
試料名 | A | B |
成膜方法 | スパッタリング |
ガス種 | N2 |
ターゲット | Li3PO4 |
ガス流量 | 0.25sccm | 0.10sccm |
膜厚 | 1.36μm | 1.52μm |
基板加熱 | 無し |
LiPON膜の深さ方向組成分析
LiPON膜 A のRBS / HFS / NRA スペクトル
デプスプロファイル
・RBSでP,O,N比を決定。成膜時に用いたArが検出された。
・HFSで膜中Hを、NRAで膜中Liを定量する。この3つのスペクトルからLiPON膜の組成を決定した。
試料 | atomic% |
Li | P | O | N | Ar | H |
A | 37.5 | 13.4 | 43.3 | 5.5 | 0.02 | 0.3 |
B | 38.1 | 13.5 | 44.2 | 3.9 | 0.03 | 0.2 |
・試料間で窒素量に有意差が認められた。
| ・ | Li,Hを含めた、確度の高い組成定量値 |
| ・ | 不活性雰囲気での測定が可能 |
| ・ | Liの分析深さ : ～30μm |
分析機能と原理
カテゴリー
電池
分類
リチウムイオン電池