電気二重層キャパシタ（EDLC）は高出力と長寿命に優れた蓄電シャッフルカジノ テレグラムであるが，エネルギー密度が低いという課題がある。近年では温室効果ガスの排出量削減に関して世界的に政策が進められており，ハイブリット自動車（HEV）や電気自動車（EV）などに搭載するためのキャパシタにも高エネルギー密度化が求められている
そのため， Fig.1 に示すような活性炭を正負極に用いたEDLC の負極側をリチウムイオンがドープ可能な材料に置き換えることで，エネルギー密度を向上させたリチウムイオンキャパシタ（LIC）1, 2）の開発も盛んに行われるようになってきたFig.2 に各種蓄電シャッフルカジノ テレグラムのラゴンプロットを示す3）。ラゴンプロットとは横軸に出力密度（瞬発力に相当），縦軸にエネルギー密度（持久力に相当）を示したものである。理想的にはラゴンプロットの右上に位置する特性を持つことが望ましく，LIC はEDLC の瞬発力とリチウムイオンバッテリー（LIB）の持久力をどちらも兼ね備えた理想の蓄電シャッフルカジノ テレグラムとしての可能性を秘めている。
EDLC はその高出力特性から自動車の回生エネルギーシステムや，中国国内の路面電車，路線バスなどにも既に普及している4）。大電流で一気に充電を行うことで次の停留所や駅までの決められた短距離間を走行することができる。この蓄電池の部分をLIC で置き換えることにより，大量に積載しているEDLC を小型・軽量化でき，航続距離の改善も可能となる。将来的には急速充放電が可能になり，一般道路にもワイヤレス給電の技術が普及することで，LIC 単独のEV が実現することにも期待できる。我々がLIC の評価を開始した背景として，これまでリチウム- 硫黄二次電池（LiS）と呼ばれる次世代二次電池の正極材料に，化学気相成長（Chemical Vapor Deposition: CVD）法で作製したカーボンナノチューブ（CNT）電極の開発を行ってきたことが挙げられる。
この電池の課題として，硫黄が絶縁物であるため多量の導電材が必要となることが挙げられる。アセチレンブラックなどの炭素材料より導電性に優れたCNT を用いることで導電材の割合を減らすことが可能となり，電池特性向上につながる。熱CVD 法で作製されたCNT はニッケル金属箔上から垂直に配向しており，電極上部まで良好な電子伝導パスが形成されている（Fig.3 を参照）ため，硫黄の充填量を飛躍的に向上させることが可能であることをこれまで確認してきた5）。
本稿では，この導電性に優れた垂直配向CNT 電極がLIC の負極材料としても適用できるかどうか検証した結果について紹介する。
(※この記事は、2019年9月発行のテクニカルジャーナルMo.83に掲載されたものです。)
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文献1） M. Morita: Electrochemistry 85, 736（2017）.2） T. Chiba: Electrochemistry 85, 796（2017）.3） https://www.jmenergy.co.jp/lithium_ion_capacitor/.4） "キャパシタ技術"平成30年度第3回研究会特別号, 28（2018）.5） Y. Fukuda: The 19th International Meeting on Lithium Batteries（2018）803.
自動車産業において，電気自動車に次ぐ革命として自動運転技術の開発が進められている。自動運転を行うためには，自動車の周囲の情報を3 次元的に得る必要があり，車載用の高精度に3D センシングが可能な方法として，LiDAR（Light Detection And Ranging：光による検知と測距）がある。車載用LiDAR の市場は2018 年で15 億円程度であるが，今後自動運転技術の進歩に伴い，2024 年までには1400 億円の市場にまで達することが予測されている1）。LiDAR の原理は，レーザーをパルス状態で対象物に照射し，発光してから反射光を検出するまでの時間tを用いて，対象物との距離d を算出する（Fig.1）これはToF（Time of Flight）と呼ばれる技術であり，今後この原理を用いたセンシングシャッフルカジノ テレグラムはさらに増加していくものとみられる。この原理を用いたLiDAR は，①繰り返し発光するパルスレーザーと走査機構を用いた走査型LiDAR と，②高出力の単一パルスレーザーと2 次元受光素子アレイを用いたフラッシュ型LiDAR の2 種類に大きく分けられる。
現在実用化されているカメラやミリ波レーダーを用いた方式とは違い，LiDAR では赤外レーザーを用いている。Table 1 にそれぞれの特徴を一覧にした。ミリ波レーダーと比較して波長の短い赤外光を用いているため，検出の空間分解能が高く，歩行者や自転車等の検出も可能になっている。霧や雨などの悪天候時では，ミリ波レーダーと比べて検出性能が低下するが，夜間では同等の検出性能が得られる。
[caption id="attachment_2929" align="aligncenter" width="561"] Table 1 Comparisons of sensors[/caption]
車に搭載する特性上，デザイン面での小型化や，他のセンシングシャッフルカジノ テレグラムと比較して高価なため低コスト化が要求されている。そこで，赤外光源には小型な半導体レーザーが用いられている。LiDAR の普及に伴い，センシング関連の半導体レーザー市場も2018 年の180億円から，2024 年には700 億円にまで成長することが期待されている2）。
本稿では，LiDAR に用いられる半導体レーザーを紹介し，半導体レーザーの製造プロセスにおける課題と対策について，ドライプロセス技術がどのように用いられているかについて記述する。
(※この記事は、2019年9月発行のテクニカルジャーナルMo.83に掲載されたものです。)
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文 献
1） P.Boulay, A.Debray, LiDAR for Automotive and Industrial Applications 2019 Report, （YoleDevelopment, 2019）2） M.Vallo, P.Mukish, Edge Emitting Lasers: Market & Technology Trends report（Yole Development, 2019）
リチウムイオン二次電池（Lithium-ion Battery : LiB）は，スマートフォン，ドローン，シャッフルカジノ テレグラムElectric Vehicle : EV）といった幅広い用途に適用され，市場規模は急速に拡大することが予想されている。特に自動車市場においては，欧州のEuro7 をはじめとする各主要国での排ガス規制の高まりや米国加州のZero Emission Vehicle（ZEV）規制強化，中国のNew Energy Vehicle（ NEV）規制の動きを受け，従来の化石燃料を用いたエンジン技術ではこれらの規制をクリアすることが困難である。そのため，EV やプラグインハイブリッド車（Plug-in Hybrid Vehicle : PHV，PHEV）の普及に各自動車メーカーは舵切りを始めている1）。
シンクタンクの調査によると2040 年にはEV/ PHV の世界販売台数が6000 万台に上るという予測があり2），それに伴って電池容量の需要も急増すると言われている。従って，生産設備の増強や大容量の電池開発が急務であり，その実用化に向け各電池メーカーがしのぎを削っている。
(※この記事は、2019年9月発行のテクニカルジャーナルMo.83に掲載されたものです。)
LiB における負極
現行LiB とLi 金属負極を用いた次世代LiB
LiB は正極，負極，セパレータがFig.1 のように重ねられた状態で電解液に浸されている構造である。前述のように電池容量を向上させるために，各部材の材料や製法に関する開発が進められている。現在，負極はグラファイト塗工膜が用いられ，その理論容量密度は370mAh/g である。そのグラファイト負極を容量密度の大きい材料に変更することで，大容量化が図れる3）。特に，3860mAh/g の理論容量密度を持つLi 金属負極に置き換えることが理想的と考えられ，次世代の負極材料の一つとして注目されている。
圧延Li 箔を用いた負極の課題
Li 金属は容量にとって理想的な系であるが，安全性と寿命の観点で課題がある。これらは，充放電反応をくり返した際に生じるデンドライトと呼ばれる針状にLi 金属が析出する問題4）が原因と考えられる。このデンドライトが成長し続けることで，正極と負極の短絡を引き起こし，発火等の原因となる。
またFig.2 に示すように，成長過程において脱落したデッドLi という充放電に寄与しないLi が生じ，電池寿命の点で課題が残されている5）。デンドライトは充電時の負極に生じる電流集中が原因と言われており6），Li 表面を平坦にし，かつ均一な表面被膜を形成することで電流分布を改善し，抑制することができると考えられる。現在，Li 金属負極として一般的に用いられる圧延プロセスにより作製したLi 箔は，圧延ローラーの表面粗度，プロセス雰囲気といった観点から前述の課題を解決できていないと考えられる。筆者らはこれらの課題を解決する手法として，表面平滑性に優れ，雰囲気制御ができる真空蒸着プロセスに着目した。さらに，現行の量産塗工ラインに適用することも視野に入れ，巻取蒸着法を選択し，Li 金属負極の量産化に向け開発を行っている。
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文 献
1） みずほ銀行産業調査部 : Mizuho Industry Focus 205, 11（2018）.2） 国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構 : focus NEDO 69, 9（2018）.3） 国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構 : NEDO 二次電池技術開発ロードマップ 2013（Battery RM2013）, 10（2013）4） 電気化学会 電池技術委員会編, "電池ハンドブック（" オーム社, 2010）p.58.5） Xin-Bing Cheng, Rui Zhang, Chen-Zi Zhao, and Qiang Zhang : Chemical Reviews, 117, 10406（2017）.6） Kiyoshi Kanamura, Naohiro Kobori, and Hirokazu Munakata : BLIX, Symposium on Energy Storage, San Jose（2017）, p.6
本研究は，文部科学省『省エネルギー社会の実現に資する次世代半導体研究開発』事業JPJ005357ににおける名古屋大学殿の協力機関としての成果が含まれる。本事業では，次世代半導体材料として有望な窒化ガリウム（GaN）に関して，材料創製からシャッフルカジノ テレグラム動作検証・システム応用までの研究開発を一体的に行う研究開発拠点を構築し，理論・シミュレーションも活用した基礎基盤研究を実施することにより，実用化に向けた研究開発を加速することを目的としている。
GaNパワーシャッフルカジノ テレグラムの低ダメージドライエッチング技術
近年の飛躍的な科学技術の進歩に伴い，エネルギー消費量は世界的にますます膨大になっている。一方で，エネルギー発電やガソリン自動車等から排出される二酸化炭素（CO2）や温室効果ガスが環境に与える影響は甚大であり，地球温暖化防止，省エネルギー化を目指した研究開発がとても重要になっており，喫緊の課題である。
GaNは，現在半導体パワーシャッフルカジノ テレグラムの主流となっているシリコン（Si）に比べて，バンドギャップエネルギー及び絶縁破壊電界強度が大きく，また電子移動度が高く，優れた基礎物性を有している。そのため，GaNは低損失かつ高耐圧パワーシャッフルカジノ テレグラムとして，特に環境負荷軽減となるハイブリッド電気自動車（HV）や電気自動車（EV）への応用が期待されている。
GaNを用いたパワーシャッフルカジノ テレグラムには，様々な素子構造の研究開発が進められている1 ）。その中でも，シャッフルカジノ テレグラム構造の特徴から縦型トレンチゲートMetal-oxidesemiconductor field-effect transistors（ MOSFETs）は，チップの小型化と高速スイッチングを可能にするシャッフルカジノ テレグラムとして注目されている。トレンチゲートという名称の通り，GaNウェーハ表面に，幅・深さが1 μm程度の溝（トレンチ）を形成することで，シャッフルカジノ テレグラムのオンオフのスイッチング動作を行うゲートとして機能させる。
トレンチは，エッチング工程により形成される。その側壁はシャッフルカジノ テレグラム動作時に反転層として電子が流れる経路となる。そのため，垂直性及び側壁表面の平坦性が良好なトレンチを形成するエッチング技術は，特にチャネル移動度というシャッフルカジノ テレグラム評価指標を向上させるための必須の技術となる。また，トレンチ形成の際に導入されるGaNへのダメージの低減も重要な課題である。
本報告では，GaNトレンチ形状制御と低ダメージ化に向けた最近のアルバックの取り組みと得られた成果を紹介する。
(※この記事は、2021年4月発行のテクニカルジャーナルMo.84に掲載されたものです。)
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文 献
1） T. Kachi: Jpn. J. Appl. Phys. 53, 100210（ 2014）．
光学多層膜はガラスや樹脂，金属などの基材に数種類の屈折率の異なる材料を交互に形成することで特定波長の光を透過・反射する機能をもたせた薄膜である（Fig.1）。かねてよりレンズの反射防止膜や増反射ミラーなどで使用され，光学フィルタやハーフミラーなど応用例は多岐にわたる。
[caption id="attachment_4679" align="aligncenter" width="576"] 光学薄膜の原理[/caption]
また，近年では3D顔認証用のセンサー，距離計測用のLiDAR（Light Detection and Ranging），生体認証などのシャッフルカジノ テレグラムにも光学薄膜が活用されている。これらのシャッフルカジノ テレグラムではFig.2に示すように，光源から特定の波長の光を対象物に照射し，対象物から反射してきた特定波長の光のみを検出するため，BPF（Band Pass Filter）が用いられている。特に，顔認証用途の近赤外BPFは，広い視野角にわたって信号損失を少なくするため，対象物からの反射光が大きな角度で入射した場合でもBPF透過帯の中心波長のオフセット量が小さく，高透過率のものが求められる。
[caption id="attachment_4681" align="aligncenter" width="931"] BPF（バンドパスフィルター）の原理[/caption]
そのため，これまで主に使用されてきた高屈折率成膜材料のTa 2 O 5 ，Nb 2 O 5，TiO 2に比べて，近赤外波長領域での屈折率が高く可視光波長領域を吸収する特性をもつ水素化アモルファスシリコン（a-Si:H）を使用したBPFが注目されている1 ）。a-Si:Hを使用することでBPFの膜層数，膜厚の低減が可能となり生産性の向上が期待される。
また，Fig.3に示すようにスマートフォンのカメラモジュールなどは，従来レンズや光学フィルタなどの光学部品とCMOSなどの半導体部品を別々に製造後，モジュールとして組み立てを行っていたが，今後ウェーハレベルで各部品を作製，貼り付けを行った後にカットするWLO（Wafer Level Optics）と呼ばれる製造方法が主流になると言われている。そのため，φ200 mm，φ300 mm ウェーハへの対応，品質面においても従来より低パーティクル装置・ハンドリング管理の対応が求められる。光学膜の成膜方法としては蒸着が用いられてきたが，光学膜の用途が広がるにつれ膜厚制御性や面内分布の要求がより高度になり，スパッタ法による光学膜の成膜に注目が集まっている。
[caption id="attachment_4682" align="aligncenter" width="920"] 光学シャッフルカジノ テレグラムの製造プロセス[/caption]
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