Yano E plus 2024년 7월호(NO.196)
≪차세대 시장 트렌드≫
혁신적인 나노 재료(2) ~나노포토닉스 재료~(3~33페이지)
~빛의 파장보다 작은 구조물을 이용하여,
빛을 제어하거나 나노영역 물질의 성질을 조사하는 방법~
1. 나노포토닉스란
2. 대표적인 나노포토닉스 재료
2-1. 양자점(QD)
2-2. 포토닉 결정
2-3. 메타물질
3. 나노포토닉스 재료에 관한 시장규모
그림·표1. 나노포토닉스 재료에 관한 일본 및 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2050년 예측)
4. 나노포토닉스 재료와 관련된 기업·연구기관의 대응 동향
4-1. 학교법인 아오야마가쿠인 아오야마가쿠인 대학
(1) 색순도가 높은 희토류 금속 착체 발광
①희토류 금속 착체의 발광 메커니즘
그림1. Ln 금속 착체를 발광시키기 위한 빛 안테나 효과
②희토류 금속 착체의 분자구조
그림2. 용액에서 빛을 내는 희토류의 UV 발광
그림3. 복대형 분자 모형
③희토류 금속 착체의 다양한 조건에서의 발광
그림4. EuLX와 TbL (10-X)의 농도비 및 온도에 따른 UV 발광 색상 변화
(2) 분자막을 이용한 편광 발광 및 미각 센서
(3) 가시광 여기 가시/근적외선 발광 복합체
그림5. LnL의 분자구조
4-2. 공립대학법인 오사카공립대학
그림6. 나노입자의 기능
(1) 수열합성법에 의한 반도체 나노입자 제작
그림7. 수열합성법에 의한 CdTe 나노입자(QDs) 제작방법
그림8. 수열합성법에 의해 제작된 CdTe 나노입자(QDs) 특성(상)과 실물사진(하)
(2) 나노입자가 분산된 필름 시료 제작과 광학 특성
그림9. CdS 나노입자 (QDs) 분산 PVA 필름 시료 제작
그림10. CdS 나노입자 (QDs) 분산 PVA 필름 시료의 광학특성
(3) 나노입자 적층구조 제작 및 광학특성
그림11. LBL법에 의한 적층구조 제작과 층간거리 제어
그림12. 흡수 스펙트럼의 적층 수 의존성
(4) 양자공명의 차원 제어
그림13. 흡수 스펙트럼의 적층 수 의존성
4-3. 학교법인 게이오기주쿠대학
(1) 광집적회로의 가능성
그림14. 확대되는 PIC 가능성
(2) 전사인쇄법
그림15. 전사인쇄법의 과정
(3) 전사인쇄법에 의한 실리콘 광회로상으로의 나노양자 광원 집적
그림16. 전사인쇄법에 의한 실리콘 광회로에 대한 나노 양자 광원의 집적
(4) 전사인쇄법의 몇몇 실례
그림17. 실리콘 광회로상에 대한 나노 양자 광원의 전사인쇄 집적 사례
4-4. 학교법인 시즈오카이공과대학
(1) 고분자 내에서의 나노입자 현장합성에 의한 하이브리드화
①금속 나노입자/고분자 나노와이어의 하이브리드화
그림18. 고분자 나노와이어/금속 나노입자의 하이브리드화 사례
그림19. 광환원 반응에 의한 PVP 나노와이어 상에서의 Au 나노입자 형성
그림20. 겔 나노와이어의 팽윤-수축 거동에서 광학 흡수 파장을 가역적으로 시프트
②겔 내 Ag2S 양자점의 즉석 합성에 의한 캡슐화
그림21. QD의 고분자 캡슐화
그림22. 근적외선 형광체 QD를 이용한 바이오 이미징
(2) 거대 셸을 가진 코어 쉘 양자점의 신규 합성법
그림23. 거대 쉘 CdSe/CdSQD 신틸레이터의 원리
4-5. 국립대학법인 도호쿠대학
그림24. Co/Pt 다층막으로 이루어진 자성 메타물질의 단면 모식도(좌)와 표면 원자간력 현미경(우)
그림25. 메타물질 광스핀트로닉스의 원리를 나타낸 모식도
그림26. 자성 메타물질을 이용한 빛에 의한 스핀류의 완전 제어 결과.
초고속 응답기능(좌측 위). 자기 스위치 기능(우측 위). 전파 방향 제어 기능(좌측 아래).
4-6. 국립연구개발법인 물질재료연구기구(NIMS)
(1) 메타표면을 이용한 적외선 광원
그림27. 메타표면 적외선 광원의 동작 원리
그림28. CO2 센서용 메타표면형 적외선 광원.
패키징(좌측 위). 메타표면 나노구조(좌측 아래). 열복사 측정 결과(우측)
(2) 메타표면을 이용한 적외선 탐지기
그림29. 메타서표면형 적외선 탐지기
그림30. 양자우물을 이용한 공진기 설계 예. (a)개발한 적외선 검출기의 SEM 상.
(b)MIM 구조의 플라즈몬 공진기에 QWIP를 끼워 넣은 구조 모식도.
(c)다양한 온도에서의 검출기 감도 스펙트럼
5. 나노포토닉스 재료에 관한 장래 전망
센서 & 앱 시장성 탐색(3) 초음파 센서①(34~51페이지)
~2030년 2조 엔 이상의 세계 시장으로 성장할 것인가,
2022~2035년 세계 시장의 CAGR 7.1%!～
1. 초음파 센서 개요
1-1. 초음파 센서의 특징·용도·매체
표1. 초음파 센싱의 기술적 방법
표2. 초음파 감지 용도 및 매체
1-2. 통신적 응용과 동력적 응용
표3. 초음파 응용제품 2분류(통신적/동력적)
1-3. 초음파 센서의 물질별 전파속도
표4. 고유 음향 임피던스와 전파속도의 사례
2. 초음파 센서 세계시장 최신 동향
2-1. 초음파 센서 시장의 품목 개요
표5. 초음파 센서 관련 시장의 품목 개요
2-2. 세계시장 개황
그림·표1. 초음파 센서 관련 제품의 세계시장 규모 추이·예측(금액: 2022-2035년 예측)
2-3. 세계 초음파 센서/응용 제품의 분야별 시장규모 추이(세계)
표6. 초음파 센서 관련 기기의 분야별 세계시장 추이 예측(금액: 2022-2035년 예측)
표7. 초음파 센서 관련 기기의 소분류별 세계 시장규모 추이·예측(금액: 2022-2035년 예측)
2-4. 초음파 센서 활용 품목의 기술과 시장성
(1) 공중 초음파 관련 제품
①FA/PA용 초음파 센서
표8. 초음파 센서와 광전 센서의 특징 비교
②초음파 측정기기(초음파 유량계)
표9. 유량계의 종류
그림1. 초음파 부식 유량계와 초음파 레벨계의 이용 예
③자동차용 초음파 센서
④실내/실외 초음파 센싱
표10. 실내/실외 초음파 감지의 주요 사례
(2) 초음파 진단 관련 제품
(3) 수중 초음파 센서
(4) 비파괴검사 관련 제품
3. 초음파 센서 일본시장 최신 동향
그림·표2. 초음파 센서 일본, 세계시장 규모 추이 예측(금액: 2022-2035년 예측)
스핀트로닉스 디바이스(3) ~스핀메모리~(52~76페이지)
~3세대 SOT-MRAM은 기존의 제조공정을 크게 변경하지 않고,
터널 산화막에 가해지는 전압을 제로로 만들어 무제한 내구성을 실현!~
1. 기존 메모리의 메인스트림
2. 차세대 메모리에 대한 기대
3. 대표적인 차세대 메모리인 자기저항메모리(MRAM)
4. 스핀메모리에 관한 시장규모
그림·표1. 스핀메모리의 일본 및 세계시장 규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
5. 스핀트로닉스 디바이스와 관련된 기업·연구기관의 대응 동향
5-1. 공립대학법인 오사카공립대학
그림1. α NPD 분자 박막의 스핀 수송 실증의 개념도
그림2. 강자성 공명으로 구동되는 스핀 펌핑에 의한 스핀 주입, 스핀 수송과 스핀 검출의 모식도
그림3. (a) Ni80Fe20/αNPD/Pd 3층 시료의 FMR 특성. (b)동 시료의 Pd에서 검출되는 기전력 특성
5-2. 국립대학법인 규슈대학
그림4. 스핀류 생성 메커니즘을 보여주는 모식도. (a)전기장에 의한 스핀류 생성(전기적 스핀 주입) 메커니즘. 상향 스핀 채널과 하향 스핀 채널의 전기전도도 차이에 의존. (b)열 구배에 의한 스핀류 생성(열 스핀 주입) 메커니즘. 상향 스핀 채널과 하향 스핀 채널의 제벡계수 차이에 의존
(1) 스핀 의존 제벡효과
그림5. 스핀 의존 제벡효과의 밴드의존성. (a)기존 재료(NiFe, Co 등)에서의 열 여기 스핀 확산 메커니즘 모식도. (b)열 스핀 주입에 이상적인 강자성 재료(CoFeAl, CoFeB 등)에서의 열 여기 스핀 확산 메커니즘 모식도
(2) CoFeAl 합금을 이용한 열 스핀 주입 평가
그림6. CoFeAl 합금을 이용한 스핀 의존 제벡효과(열 스핀 주입) 검출. (a)제작한 소자구조와 측정회로. (b)검출한 열 스핀 신호
(3) 간접적 열 스핀 주입 관측
그림7. 다단자 가로형 스핀 밸브 소자에서 전기적 스핀 주입과 열 스핀 주입의 검출. (a)전기적 스핀 신호. (b) 열적 스핀 신호. (c)3개의 CFA/Cu 계면에서의 열류 흐름과 Cu 비자성체 안으로의 열 스핀 주입 모식도. 측정 결과의 우측에 삽입한 모식도는 각 측정에서의 단자 배치
5-3. 국립대학법인 도쿄대학(1)
그림8. 표면 탄성파에 따른 DC 기전력 측정 실험계 모식도
그림9. 중금속/강자성 헤테로 구조에 표면탄성파를 전파시켰을 때 발생하는
직류 기전력의 자기장 각도 의존성 측정 결과
그림10. 원자 진동과 전자스핀이 스핀궤도 상호작용을 통해 결합함으로써 발생하는 스핀류의 개념도
5-4. 국립대학법인 도쿄대학(2)
(1) 스핀 트랜지스터의 실현을 위해 산화물 디바이스에서 거대 자기저항과 전류 변조를 실현
그림11. 본 연구의 개요. (a)본 연구에서 제작한 2단자 소자의 구조. (b)기존 연구에서 사용되어 온 일반적인 반도체와 강자성 금속을 조합한 소자 구조 예. (c)이번에 제작한 디바이스에 이용한 (La0.67, Sr0.33)MnO3 박막의 STEM에 의한 단면 격자상
(2) 세계 최고 효율의 스핀 전류 변환을 산화물로 실현
그림12. 기존 연구에서 사용된 소자 구조의 예(좌)와 이번에 사용한 (La,Sr)MnO3/LaTiO3/SrTiO3 구조 (우)
그림13. 강상관 전자계 재료 LaTiO3와 SrTiO3 계면의 STEM 상
(3) 자기장을 걸기만 해도 전기저항이 크게 변화하는 '거대 자기저항 스위치 효과' 실현
그림14. 이번에 제작한 Fe/MgO를 전극으로 하는 붕소(B)를 첨가한 반도체 Ge의 나노 채널(채널 길이 20 nm 정도)을 가지는 2단자 디바이스의 모식도(좌). 디바이스의 단면 STEM상(중)과 디바이스 상면에서 관측한 주사전자현미경 SEM상(우)
그림15. Fe층(빨간색)과 B첨가 Ge(파랑색) 층에 낀 MgO 영역에 형성된 전도성 필라멘트의 모식도. (a)인가된 전압이 크고 MgO 영역에 필라멘트가 형성되어 있는 경우. (b)자기장이 인가되어 전도성 필라멘트가 절단된 상태
6. 스핀 메모리의 장래래전망
≪차세대 전지 시리즈≫
차세대 전지 시리즈(8) 산화물계 전고체 전지(77~95페이지)
~액체 LIB 및 차세대 전지용 재료 공급도 정조준으로
한편 반고체 전지로 시장 출시를 서두르는 움직임이 활발화~
1. 들어가며
1-1. 산화물계 전고체 LIB의 동향
(1) 벌크형
(2) 적층형
2. 산화물계 전고체 LIB 시장 전망
2-1. 일본 동향
2-2. 한국 동향
2-3. 기타 동향
2-4. 산화물계 전고체 LIB의 시장규모 예측
그림·표1. 산화물계 전고체 LIB의 세계시장 규모 추이·예측(금액: 2022-2035년 예측)
그림·표2. 산화물계 전고체 LIB의 타입별 시장규모 예측(금액: 2030, 2035년 예측)
3. 주목 기업의 대응
3-1. FDK 주식회사
표1. FDK 니켈아연전지 기본사양
표2. FDK 산화물계 전고체 전지 제품 특성
표3. FDK 충전회로 내장 전고체 전지 모듈(참고품) 제품 특성
3-2. 주식회사 오하라
그림1. LICGCTM 소결체-01의 이온전도도(AG-01과의 비교)
3-3. 일본특수도업 주식회사
표4. 산화물계 전고체 전지 참고 스펙
표5. LLZ-Mg, Sr 특성
표6. 일본특수도업 LLZ-Mg, Sr 형태별 재료 샘플 라인업
표7. 일본특수도업 리튬이온 커패시터 제품 특성
≪주목 시장 포커스≫
합성연료(e-fuel) (96~122페이비)
~환경을 고려하여 기존의 석유 베이스 연료와 마찬가지로 취급·수송이
가능한 에너지 솔루션으로 기대~
1. 합성연료(e-fuel)란
2. 합성연료(e-fuel)에 관한 일본 및 세계 동향
2-1. 일본 동향
2-2. 유럽 동향
2-3. 미국 동향
3. 합성연료(e-fuel)에 관한 시장규모
그림·표1. 합성연료(e-fuel)에 관한 세계시장 규모 예측(금액: 2030-2050년 예측)
4. 합성연료(e-fuel)와 관련된 기업·연구기관의 대응 동향
4-1. 이셉 주식회사
(1) 이셉 분리막 기술의 특징
그림1. 이셉이 제품 개발한 제올라이트계 세라믹 분리막
(2) 분리막을 이용한 e-fuel 고효율 합성
그림2. 메탄올 고효율 합성
(3) GX를 응시한 이셉의 대응
① 재생에너지를 이용한 액체합성연료의 이용 촉진
그림3. 재생에너지를 이용하여 얻은 액체합성연료의 활용
②고압 수소충전소가 아닌 수소사회 구축
그림4. 수소 캐리어를 이용한 온사이트형 수소 발생 시스템의 활용
③이셉이 지향하는 탄소중립사회
그림5. 이셉이 목표로 하는 탄소중립사회의 이미지
4-2. 국립대학법인 이바라키대학
(1) CRERC에서 다루는 연구내용
그림6. CRERC의 연구체제
(2) 습도스윙법을 이용한 대기로부터의 CO2 직접회수
그림7. 습도스윙법 메커니즘
그림8. CO2 회수 실험계의 모식도
(3) 합성액체연료로서의 옥시메틸렌디메틸에테르(OME)
그림9. 경유에 대한 OME 혼합이 착화성에 미치는 영향
(4) N2O 배출 저감
(5) 메탄과 CO2로부터의 초산합성
4-3. ENEOS 주식회사
(1) NEDO의 '그린 이노베이션 기금 사업/CO2 등을 이용한 연료 제조기술 개발 프로젝트'에 채택
(2) 합성연료 생산 프로세스
그림10. 합성연료 제조 프로세스와 주요 연구개발 요소
(3) 개발 스케줄
그림11. 합성연료 제조 프로세스의 개발 스케줄
그림12. 벤치 플랜트의 3D 설비 배치도
(4) 과제와 장래 전망
4-4. 국립대학법인 오이타대학
그림13. 연소실의 단면도
그림14. 인 연소에서 연료의 종류에 따른 열효율 향상률의 차이
그림15. 연료별 화염 이미지(Φ=0.8)
4-5. 학교법인 세이케이대학
(1) 탄소중립 실현의 열쇠를 쥐고 있는 e-fuel
그림16. 재생에너지 전력, 그린수소, e-fuel의 관계
(2) e-fuel의 위치
그림17. 각종 에너지 물질의 에너지 밀도 비교
(3) FT 합성 기술과 생성 프로세스
그림18. 활성 금속 표면에서 일어나는 반응의 이미지
(4) 이산화탄소로 인한 액체연료합성법
그림 19.CO2 원료에서 FT 합성을 진행하는 새로운 화학 프로세스
(5) 향후 과제
그림20. 탄소중립에 필요한 기술 과제
5. 합성연료(e-fuel)에 관한 과제와 장래 전망
5-1. 과제
5-2. 장래 전망
비이클 OS/HAL의 동향(2)(123~133페이지)
~다양한 파워트레인으로의 회귀와 HAL의 중요성~
1. 지난 리포트 정리
2. 비이클 OS와 HAL(Hardware Abstraction Layer)
2-1. 자동차 소프트웨어 아키텍처의 변천
(1) 2010년대 전반
그림1. 자동차 소프트웨어 아키텍처(2010년대 전반)
(2) 2010년대 후반~
그림2. 자동차 소프트웨어 아키텍처(2010년대 후반~)
(3) ~2023년경
그림3. 자동차 소프트웨어 아키텍처(~2023년경)
(4) 2024년경~
그림4. 자동차 소프트웨어 아키텍처(2024년경~)
2-2. 향후 자동차 소프트웨어 아키텍처
그림5. 자동차 소프트웨어 아키텍처(2026년경?~)
3. 시장동향
표1. 일본 비이클 OS 시장 추이 예측(금액: 2022-2030년 예측)
그림6. 비이클 OS 시장 추이 예측(금액: 2022-2030년 예측)
≪시기적절 기업 동향 리포트≫
주식회사 오에스테크(134~144쪽)
~차세대 반도체 분야에 주력하는 전자재료 상사
중국의 취급 메이커가 8인치 SiC 웨이퍼 개발에 성공~
1. 배경
2. 河北同光의 SiC웨이퍼
표1. 오에스테크가 취급하는 河北同光의 8인치 SiC 웨이퍼 사양의 일부
표2. 오에스테크가 취급하는 河北同光의 6인치 SiC 웨이퍼 사양의 일부
표3. 河北同光의 SiC 웨이퍼 관련 최근 설비투자 개요
3. SiC 웨이퍼에서의 향후 과제와 오에스테크의 향후 사업 전개
표4. 오에스테크가 취급하는 N타입, 2인치 GaN 웨이퍼 사양의 일부
그림1. 오에스테크가 취급하는 GaN 단결정막 성장용, Ga2O3 단결정막 성장용 고순도 GaCl3
4. 기업 개요(오에스테크)
표5. 오에스테크 개요
표6. 오에스테크와의 제휴 기업 일람
표7. 오에스테크의 주요 거래처
5. 기업 개요(河北同光)
표8. 河北同光半导体股份有限公司 개요
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