界面

スライダを操作して、界面がどう変化するか確かめてみましょう。

界面の構造

	固体	液体	気体（真空）

固体	固固接触オーミック接触面接触（例：ｐｎ接合）線接触（三相界面）（例：正極合材、局部電池）点接触（三相界面ショットキー接触）（例：固体電解質、炭素導電助剤粒子）	固液界面（例：サスペンジョン）	表面粉体
液体	固液界面（例：電極と電解液）	液液界面（例：エマルション）	気液界面（表面）
気体（真空）	粉体表面	気液界面（表面）	（混合）

物質は、様々な状態をとります。界面や表面は、ある材料の相と異なる材料の相が接するところです。

電池の内部抵抗は、バルクと界面との両方から生じます。また電池の活物質は三相界面で反応が進行します。

固体は、形状が決まっているので、接触界面に多様性がある。また、固体の表面は、バルクとちがって、さまざまな欠陥があります。

ｐｎ接合は、ダイオードやトランジスタの基本です ^1

) ^2

) 。

等価回路は、抵抗、コンデンサ、コイル、CPEなどで、実際の電極を表現したモデルです。

CPEとはコンデンサの代わりにコールコールプロットのフィッティングに使うモデルで、現実の素子とは対応せず、物理的意味を与えることは困難です。 *

図 3 . 電気二重層（金属｜電解液界面）

イオン性界面活性剤は、配向分極します。交流インピーダンス法では、低周波側の容量成分として観察されます。

空間電荷層を含みます。

ｐｎ接合

炭素粒子の接合

炭素粒子の表面は、炭素ではありません。むしろほとんど水素と言った方がいいでしょう ^7

) 。

グラファイトを構成するグラフェン面（六角網面）は、無限に大きい平面というわけではありません。端面（エッジ面）は、水素、水酸基、酸素などで終端されていると考えられます ^8

) 。

グラファイトでもＣＮＴでも六角網面では、半金属ないし半導体の伝導性がありますが、炭素粒子の接合界面では、ホッピング伝導かツェナー降伏 * となっている可能性があります。

粒界界面（点接触）の存在

固体粒子（粉体）の接触は、点接触です。面積を見積もるのがとても大変です。界面の電流密度がわかりません。接触抵抗は電流集中（集中抵抗）を伴うので、圧縮などの影響を受けやすいのです。活物質や炭素材料、固体電解質などの取り扱いが難しいのはそのためです。

ｐｎ接合などは、固体を接触させるのではなく、固体にイオンを打ち込んだりして界面を作るため、面接触となります。

電子からみた接触（接合）の種類

界面	電位差	界面	例

オーミックコンタクト	フェルミ準位が同じになるので、電位差は０	（固固界面）金属｜金属	銅｜アルミニウム
		金属｜半金属	アルミニウム｜グラファイト
		金属｜半導体	白金｜酸化チタン
		（固液界面）金属｜電解液	白金｜Fe²⁺,Fe^3+/ aq
ショットキーコンタクト	界面電位差（起電力）	（固液界面）金属｜電解液	銅｜銅イオン水溶液
		（固固界面）金属｜半導体	ゲルマニウム｜タングステン（接触ダイオード * ）
		半導体｜半導体	アルミニウム（酸化アルミニウム皮膜）｜酸化マンガン（Ⅳ）、ｐｎ接合
		金属｜固体電解質	金｜ヨウ化銀