Amorphous Lithium Lanthanum Titanate Solid Electrolyte Grown on LiCoO2 Cathode by Pulsed Laser Deposition for All-Solid-State Lithium Thin Film Microbattery

To make the all-solid-state lithium thin film battery having less than 1 fm in thickness, LiCoO$_2$ thin films were deposited on Pt/TiO$_2$/SiO$_2$/Si substrate as a function of Li/Co mole ratio and the deposition temperature by Pulsed Laser Deposition (PLD). Especially, LiCoO$_2$ thin films deposited at 50$0^{\circ}C$ with target of Li/Co=1.2 mole ratio show an initial discharge capacity of 53 $\mu$Ah/cm$^2$-$\mu$m and capacity retention of 67.6％. The microstructural and electrochemical properies of (Li, La)TiO3 thin films grown on LiCoO$_2$Pt/TiO$_2$/SiO$_2$/Si structures by Pulsed Laser Deposition (PLD) were investigated at various deposition temperatures. The thin films grown at 10$0^{\circ}C$ show an initial discharge capacity of approximately 51 $\mu$Ah/cm$^2$-$\mu$m and moreover show excellent discharge capacity retention of 90％ after 100 cycles. An amorphous (Li, La)TiO$_3$ solid electrolyte is possible for application to solid electrolyte for all-solid-state lithium thin film battery below 1 $\mu$m.

전고상 리튬 박막 전지 구현을 위해 펄스 레이저 증착법으로 LiCoO2 정극위에 성장시킨 비정질 (Li, La)TiO3고체 전해질의 특성

1 $\mu$m이하의 전고상 리튬 박막전지의 구현을 위해 펄스 레이저 증착법을 이용하여 Pt/TiO$_2$/SiO$_2$/Si 기판위에 LiCoO$_2$정극을 증착온도와 Li/Co 간의 몰 비율을 변화시켜가며 성장시켰다. 특히, Li/Co=1.2의 조성을 갖는 LiCoO$_2$를 50$0^{\circ}C$의 증착온도에서 성장시킬 경우 53 $\mu$Ah/$cm^2$-$\mu$m의 높은 초기 용량값을 가지며 100 싸이클 후에도 67.6%의 용량값을 유지하였다. LiCoO$_2$/Pt/TiO$_2$/SiO$_2$/Si위에 고체 전해질인 (Li, La)TiO$_3$를 비정질상으로 하여 PLD방법으로 낮은 온도대역에서 증착온도를 다양하게 하여 증착하였다. 10$0^{\circ}C$의 증착온도에서 LiCoO$_2$Pt/TiO$_2$/SiO$_2$/Si위에 성장시킨 (Li, La)TiO를 가지고 LiClO$_4$ in PC 안에서 Li anode와 충$.$방전 측정 결과 약 51$\mu$Ah/$cm^2$-$\mu$m의 초기 용량값을 나타내었으며 100싸이클 후에도 90%의 훌륭한 방전용량의 보존력을 나타내었다. 비정질상의 (Li, La)TiO$_3$ 고체 전해질은 전고상 박막전지로의 구현이 가능하다.