一般的にスパッタリング成膜とは、基板やバルク体に成膜する技術です。粉末スパッタリング成膜とは、成膜する対象物を粉末に特化した技術です。多角バレル中に基材となる粉末を投入し、撹拌させながらスパッタリングを行うことで、均一的・効率的に粉末に成膜を行います。粉末表面に別の材料を形成することから、表面改質、表面修飾などと呼ばれ、元々の粉末に無かった新しい特性や機能を付与する事が期待されます。粉末スパッタリング技術は、触媒、化粧品原料、装飾用、セラミックス原料など、さまざまな用途に使用されていますが、近年、二次電池材料の作製技術として脚光を浴びています。豊島製作所では、富山大学 阿部教授との共同研究を経て、粉末スパッタリングの試作成膜を開始しました。

多角バレルを用いることから、弊社ではこの成膜技術をバレルスパッタ成膜と呼んでいます。

バレルスパッタ装置 概略図

バレルスパッタ装置

• スパッタ源：マグネトロンスパッタ
• スパッタ用電源：RF
• カソード数：１カソード
• ガス系統：３ライン( Ar O₂ N₂)
• バレルの加熱：不可
• 逆スパッタ：不可

粒子表面に薄膜層を構築

バレルスパッタの特徴

粉末への受託成膜の流れ

実施例①　LiNbO₃/NCM111 – 電池材料

LiNi_0.33Co_0.33Mn_0.33O₂ (NCM111) 粉末(※1)へLiNbO₃をバレルスパッタ成膜することで、NCM111粒子の表面にLiNbO₃が被覆されました。断面TEM像からもLiNbO₃層が形成されていることが分かります。
 ※1)お客様からの支給粉 

実施例②　LiNbO₃/LiCoO₂ – 電池材料

粒径5μmのLiCoO₂粉末に、LiNbO₃をバレルスパッタで成膜し、ポストアニールすることで、 LiCoO₂粉末表面にLiNbO₃島状ナノ粒子が担持されました。

実施例③　Li₃BO₃/Li₃PO₄ – 電池材料

粒径30μmのLi₃PO₄粉末に、Li₃BO₃をバレルスパッタ成膜することで約10～40nm薄膜が形成されることが確認できました。

粒径30μmのLi₃PO₄粉末に、Li₃BO₃を約10～40nm成膜したサンプルのTEM(左)、EDS(右)像