触媒化学気相成長法による酸化亜鉛ナノ構造の形成とカーボンナノ構造との複合

Research Project

Project/Area Number	16710086
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Nanomaterials/Nanobioscience
Research Institution	Ehime University
Principal Investigator	寺迫智昭愛媛大学, 工学部, 助教授 (70294783)
Project Period (FY)	2004 – 2005
Project Status	Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help	¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000) Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000) Fiscal Year 2004: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords	酸化亜鉛 / ナノワイヤー / 多層カーボンナノチューブ / ゼオライト / 直径制御 / 気相-固相成長 / 気相-液相-固相成長 / 大気圧化学気相成長法 / 酸化亜鉛(ZnO) / カーボンナノチューブ / 化学気相堆積(CVD)法 / 気相-液相-固相(VLS)機構 / フォトルミネッセンス / 励起子 / 低温成長 / 積層カップ型カーボンナノファイバー
Research Abstract	塩化亜鉛(ZnCl_2)-水(H_2O)原料系を用いた大気圧化学気相成長(CVD)法による硝酸ニッケル塗布SiO_2/Si(100)基板上への酸化亜鉛(ZnO)ナノワイヤー(NWs)の成長実験及び透過型電子顕微鏡(TEM)観察、制限視野電子線回折(SAED)測定、エネルギー分散X線分光(EDX)法によるNWsの局所構造解析を行った。その結果、成長時の原料供給(VI/II)比が大きい場合には気相-固相(VS)成長、小さい場合には触媒を介した気相-液相-固相(VLS)成長によってNWsが成長することが明らかになった。また、反応過程で生じるHClがNWsの成長を阻害し、成長の再現性に影響及ぼすという問題点も明らかになった。そこで、HClの生成を避けるためにZnCl_2の代わりに高純度Zn粉末を用いたZn-H_2O原料系でのZnO NWsの作製を試みた。その結果、この原料系でのZnO NWsの成長の可能性が明らかになり、NWs成長の再現性を向上させることにも成功した。硝酸ニッケルを直接基板上に塗布した場合、どちらの原料系を用いた場合にも昇温時に触媒金属微粒子間の凝集が生じるため、NWsの直径分布は80〜800nmと広い。そこで直径分布の均一化を図るためカーボンナノチューブの直径制御に用いられているゼオライト細孔へ触媒金属微粒子を担持するという方法をZnO NWs成長へ適用した。その結果、直径20〜100nmの単結晶ZnO NWsの成長が確認され、この方法が直径の制御に有効であることを示す結果が得られた。 ZnO NWと多層カーボンナノチューブ(MWNTs)とのヘテロ接合の形成を目的にZnO NWsを堆積したSiO_2/Si(100)基板上へエタノールを原料とする大気圧CVDの法によるMWNTsの成長を試みた。しかしながら、成長過程でZnO NWsが分解され、ヘテロ接合形成に至らなかった。