In-situ TEM study on electrical properties of a silicon nanoparticle using carbon nanotubes as manipulation-probe electrodes

• Project/Area Number: 25390015
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Nanomaterials chemistry
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: ASAKA KOJI 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50361316)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2015: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2014: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: Siナノ粒子 / カーボンナノチューブ / 透過電子顕微鏡法 / その場観察 / ナノ粒子

Outline of Final Research Achievements

Structural, electric, and optical properties of silicon (Si) nanoparticles were studied by in-situ transmission electron microscopy (TEM) using multiwall carbon nanotubes (MWNT) as manipulation-probe electrodes. The changes in structure and composition of Si nanoparticles supported on a MWNT during Joule heating of the MWNT, thermally stimulated luminescence of a MWNT, and electrical conduction properties of individual Si nanoparticles were revealed in the present study.

Research Products

• [Journal Article] Transformation of silicon nanoparticles on carbon nanotube heater to hollow graphitic nanocapsules via silicon carbide (2014)
  • Author(s): Koji Asaka, Tomohiro Terada, and Yahachi Saito
  • Journal Title: Diamond and Related Materials Volume: 50 Pages: 49-54
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2014.09.004
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synthesis and photophysics of quaterrylene molecules in single-walled carbon nanotubes: excitation energy transfer between a nanoscale cylinder and encapsulated molecules (2014)
  • Author(s): Koyama Takeshi, Tsunekawa Takuya, Saito Takeshi, Asaka Koji, Saito Yahachi, Kishida Hideo, and Nakamura Arao
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry C Volume: 118 Issue: 37 Pages: 21671-21681
  • DOI: 10.1021/jp506361b
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 透過電子顕微鏡内その場観察法によるナノカーボンの構造と物性の評価 (2014)
  • Author(s): 安坂幸師
  • Journal Title: NEW DIAMOND Volume: 30 Pages: 11-15
• [Presentation] In-situ TEM study on self-oscillations of carbon nanotube during field emission (2016)
  • Author(s): 加藤友規, 中原仁, 安坂幸師, 齋藤弥八
  • Organizer: フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2016-02-20
• [Presentation] In situ TEM study on structural and electric conduction properties of a multiwall carbon nanotube connected to a Mo electrode (2015)
  • Author(s): Yuji Shinomiya, Koji Asaka, Hitoshi Nakahara, and Yahachi Saito
  • Organizer: 10th Inter. Symp. on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices’15
  • Place of Presentation: Kunibiki Messe
  • Year and Date: 2015-10-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Graphitization of amorphous carbon on Ni nanoparticles with clean surfaces (2015)
  • Author(s): Koji Asaka and Yahachi Saito
  • Organizer: 10th Inter. Symp. on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices’15
  • Place of Presentation: Kunibiki Messe
  • Year and Date: 2015-10-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Structure of amorphous carbon deposited on nanometer-seized nickel particles under ultrahigh vacuum at room temperature (2015)
  • Author(s): 安坂幸師, 齋藤弥八
  • Organizer: フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Presentation] Unique properties of nanocarbon materials revealed by in situ TEM and FEM (2015)
  • Author(s): 四ノ宮悠司, 横山昴, 安坂幸師, 中原仁, 齋藤弥八
  • Organizer: フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場
  • Year and Date: 2015-09-07
• [Presentation] Field emission properties of TiO2 coated CNT studied by in-situ transmission electron microscopy (2015)
  • Author(s): Masahiro Matsuda, Hitoshi Nakahara, Koji Asaka, and Yahachi Saito
  • Organizer: The 16th Inter. Conf. on the Science and Application of Nanotubes
  • Place of Presentation: Nagoya University
  • Year and Date: 2015-07-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] In situ TEM study on electric transfer in a multiwall carbon nanotube; contact formation with a metal electrode and inter-shell conductance (2015)
  • Author(s): Yuji Shinomiya, Koji Asaka, Hitoshi Nakahara, and Yahachi Saito
  • Organizer: The 16th Inter. Conf. on the Science and Application of Nanotubes
  • Place of Presentation: Nagoya University
  • Year and Date: 2015-06-30
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Changes in structure and composition of Si nanoparticles on a multiwall carbon nanotube at high temperatures (2015)
  • Author(s): Koji Asaka, Tomohiro Terada, and Yahachi Saito
  • Organizer: The 16th Inter. Conf. on the Science and Application of Nanotubes
  • Place of Presentation: Nagoya University
  • Year and Date: 2015-06-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TiO2を蒸着したカーボンナノチューブからの電界電子放出のTEMその場観察 (2015)
  • Author(s): 松田薫洋, 中原仁, 安坂幸師, 齋藤弥八
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 東海大学
  • Year and Date: 2015-03-12
• [Presentation] Effect of TiO2 coating on field emission properties of carbon nanotube by in-situ transmission electron microscopy (2015)
  • Author(s): 松田薫洋, 中原仁, 安坂幸師, 齋藤弥八
  • Organizer: フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2015-01-23
• [Presentation] 透過電顕その場分光法のナノカーボンへの応用の試み (2014)
  • Author(s): 安坂幸師
  • Organizer: 日本顕微鏡学会 その場観察技術研究部会第2回(2014年)研究討論会
  • Place of Presentation: 一般財団法人 ファインセラミックスセンター
  • Year and Date: 2014-11-21
• [Presentation] 多層カーボンナノチューブにおける内層引き込み現象を利用した層間電気抵抗の測定 (2014)
  • Author(s): 四ノ宮悠司, 安坂幸師, 中原仁, 齋藤弥八
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-09-19
• [Presentation] 低圧化学気相成長法によるグラフェン成長過程の反射高速電子回折その場観察 (2014)
  • Author(s): 湊拓郎, 中原仁, 安坂幸師, 齋藤弥八
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-09-17
• [Presentation] 内層引き抜き現象を利用した多層カーボンナノチューブの層間抵抗の測定 (2014)
  • Author(s): 四ノ宮 悠司, 安坂 幸師, 中原 仁, 齋藤 弥八
  • Organizer: フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-05
• [Presentation] 触媒を用いたアモルファスカーボンの熱処理によるSiO2上へのグラフェンの成長 (2014)
  • Author(s): 長谷部洋平, 中原仁, 安坂幸師, 齋藤弥八
  • Organizer: フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-05
• [Presentation] Graphene growth on wide terraces of SiC (0001) in Ar atmosphere (2014)
  • Author(s): Chenxing Wang, Hitoshi Nakahara, Koji Asaka, Yahachi Saito
  • Organizer: フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-09-04
• [Presentation] カーボンナノチューブヒータ表面でのシリコンナノ粒子と炭素の高温反応 (2014)
  • Author(s): 安坂幸師, 寺田朋広, 齋藤弥八
  • Organizer: ナノ学会
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2014-05-22
• [Presentation] カーボンナノチューブヒータ表面でのSiナノ粒子の構造変化その場TEM観察 (2014)
  • Author(s): 安坂幸師, 寺田朋広, 齋藤弥八
  • Organizer: 日本顕微鏡学会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2014-05-13
• [Presentation] Niナノ粒子を用いたカーボンナノチューブの切断及び接合過程その場TEM観察
  • Author(s): 苅田基志, 安坂幸師, 中原仁, 齋藤弥八
  • Organizer: 日本顕微鏡学会
  • Place of Presentation: ホテル阪急エキスポパーク
• [Presentation] カーボンナノチューブヒータ表面に担時したシリコンナノ粒子の炭素との反応その場TEM観察
  • Author(s): 安坂幸師, 寺田朋広, 齋藤弥八
  • Organizer: フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
  • Place of Presentation: 大阪大学
• [Presentation] アモルファスカーボンの加熱による絶縁基板上へのグラフェンの直接成長
  • Author(s): 長谷部洋平, 中原仁, 安坂幸師, 齋藤弥八
  • Organizer: フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
  • Place of Presentation: 大阪大学
• [Presentation] 透過電子顕微鏡内その場分光法のナノ材料評価への応用の試み
  • Author(s): 安坂幸師, 齋藤弥八
  • Organizer: マイクロビームアナリシス第141委員会
  • Place of Presentation: (財)ファインセラミックスセンター
• [Presentation] アモルファスカーボンの加熱によるSiO2上へのグラフェン合成
  • Author(s): 長谷部洋平, 中原仁, 苅田基志, 安坂幸師, 齋藤弥八
  • Organizer: 日本顕微鏡学会
  • Place of Presentation: 愛知県産業労働センター
• [Presentation] ニッケル粒子を用いたカーボンナノチューブの通電による接合
  • Author(s): 苅田基志, 安坂幸師, 中原仁, 齋藤弥八
  • Organizer: 日本顕微鏡学会
  • Place of Presentation: 愛知県産業労働センター
• [Presentation] アモルファスカーボンの触媒金属支援熱処理によるSiO2上へのグラフェンの成長
  • Author(s): 長谷部洋平, 中原仁, 安坂幸師, 齋藤弥八
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 青山学院大学