非線形化学ダイナミクスによる分子系の自発的ナノ構造体形成法の開拓

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350454
• Research Institution: OSAKA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 中戸 義禮 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (70029502)
• Keywords: 非線形ダイナミクス / 自己触媒機構 / 電気化学振動 / ナノワイア / エッチング / 樹枝状結晶 / シリコン / 自己組織化

Research Abstract

非平衡・非線形ダイナミクスによる自発的ナノ構造形成について、昨年度に引き続き、新しいナノ構造形成法の開拓と確立を目的に、研究を行った。まず、昨年度、微傾斜の水素終端化単結晶Si(111)面上にスクラッチング法により配列ナノワイアを形成し、この後にフッ化アンモニウム中でエッチングすると、きれいに配列した周期的なステップ-テラス構造が形成されることを見出した。今年度はこのスクラッチング法によりできる配列ナノワイアが炭素とフッ素を含むことを走査オージェ電子分光法で明らかにし、これがスクラッチングに用いるテフロン由来のものであることを明らかにした。さらにこの方法で作製されたステップ構造がよく制御されたSi表面上に銅を電析すると銅がステップ上に集積して析出することを見出し、これによってきれいに配列した銅ナノワイアをSi上に形成できるという面白い結果を見出した。次に微傾斜・水素終端化Si(111)面のハロゲン化(Si-H終端結合のSi-ハロゲン結合への転換)についても研究を進め、ハロゲン化水素酸の種類、溶存酸素の有無、反応時間により反応の進行メカニズムが異なることを明らかにした。また水素終端化Si(111)面を5℃の7.1Mヨウ化水素酸に浸したときに生じる三方向に配向したナノワイアについて、これがSiのヨウ素化物からなることを高分解能XPS法から推定し、さらに三方向の配向がSiヨウ素化物の表面拡散過程が律速となることにより生じることを明らかにした。電析反応と電気化学振動とのカップリングを利用した樹枝状析出物の機構解明と構造制御についてもPb, Zn, Sn等について研究を進め、特にSn電析については、このようなカップリングにより、きれいに配列した2次元の四角形格子構造が出来るという興味深い事実を見出した。

Research Products

• [Publications] Shuji Nakanishi: "Promoted Dissociative Adsorption of Hydrogen Peroxide and Persulfate Ions and Electrochemical Oscillations Caused by a Catalytic Effect of Adsorbed Bromine"J.Electrochem.Soc.. 150. E47-E51 (2003)
• [Publications] Kazuhiro Fukami: "Mechanism of Oscillatory Electrodeposition of Zinc, Revealed by Microscopic Inspection of Dendritic Deposits during the Oscillation"Chem.Lett.. 32(6). 532-533 (2003)
• [Publications] Akihito Imanishi: "Formation of Well-Ordered Step Structures on Si(111) by a Combination of Chemical Etching and Surface Scratching for Producing Macro-Sized Patterns"J.Phys.Chem.B. 108. 21-23 (2003)
• [Publications] Akihito Imanishi: "Adsorption of Cationic Surfactants on Hydrogen-Terminated Si(111) Surfaces Studied by In-situ Atomic Force Microscopy"Trans.Mater.Res.Soc.Jpn.. (in press).