重要な遷移金属酸化物ターゲットであり、独特な電気学、光学と磁気学性能を持ち、電子デバイス、エネルギー貯蔵、触媒などの分野に
広く応用されている。
1.特性
1)電気的性質
・半導体特性:NiOはp型半導体であり、バンド幅は約3.6-4.0 eVであり、電子デバイスとセンサに適している。
・抵抗調整可能:Li、Cuなどの添加により抵抗率を調整でき、メモリ抵抗器(RRAM)と抵抗変化メモリに使用される。
2)光学性能
・可視光吸収の強さ:紫外 可視光領域で強い吸収があり、光電デバイスと太陽電池に適している。
・エレクトロクロミック効果:電界によって色を変えることができる(透明↔スマートウィンドウ(Smart Window)用の濃い色)。
3)化学と熱安定性
・耐食性:常温で化学的性質が安定し、耐酸アルカリ腐食。
・高融点(~ 1955°C):マグネトロンスパッタリング、PLDなどの高温スパッタリングプロセスに適している。
4)磁気特性
・スピントロニクス(Spintronics)に使用できる反強磁性(ニール温度〜523 K)。
2.主な用途
1)電子及び半導体装置
・抵抗式メモリ(RRAM):NiOの抵抗変化特性を利用して不揮発性メモリを製造する。
・透明導電性薄膜(TCO):添加後にフレキシブルディスプレイ及びタッチスクリーンに使用することができる。
・ガスセンサー:NOタンパ、COなどのガスに敏感で、環境モニタリングに用いる。
2)エネルギー貯蔵と転換
・リチウムイオン電池(LIB):負極材料または固体電解質界面層として。
・スーパーキャパシタ:高キャパシタ、エネルギー貯蔵装置に適している。
・太陽電池:正孔輸送層(HTL)またはバッファ層として使用される。
3)インテリジェントな材料
・エレクトロクロミック素子(ECD):スマートウィンドウ、アンチグレアミラーに用い、光透過率を調節する。
・サーモクロミックコーティング:温度に応じて色を変化させ、建築ガラスを省エネするために使用する。
4)触媒と環境保護
・光触媒分解汚染物質:紫外線下で有機汚染物質(染料、VOCsなど)を分解する。
・燃料電池電極:酸素還元反応(ORR)効率を向上させる。