2017 Fiscal Year Annual Research Report
Formation and properties of one-dimensional nanostructures composed of germanium/silicon and germanium
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15K04606
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
小海 文夫 三重大学, 工学研究科, 教授 (40345997)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | レーザー蒸発 / ナノワイヤー / ケイ素 / ゲルマニウム / ナノチューブ / 酸化ケイ素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに，レーザー照射に組成の異なるケイ素/ゲルマニウム原料(ターゲット)を用いることにより， 3種類の一次元ナノ構造(ナノワイヤー，コアシェルナノワイヤーおよびナノチューブ)が生成することを見出し，リチウムイオン電池負極等の評価を実施してきた。この過程で，反応チャンバー内の残留酸素ガスの影響により，酸化ケイ素が生成するのではないかという疑問が生じた。そこで，生成物の詳細なナノ構造解析，一本のナノワイヤーやナノチューブの元素分析等(成長核シード粒子の解析を含めて)を中心にして研究を遂行した。
ゲルマニウムを95原子量%含有するターゲットからの生成物として，大部分の生成物はゲルマニウムや酸化されたナノ粒子であったが，直径100 nm程度までのアモルファス酸化ケイ素ナノチューブ(30％程度，ケイ素原子に対して酸素原子は1.9程度)が生成することがわかった。酸化ケイ素ナノチューブの片方の先端には結晶性のゲルマニウムナノ粒子が存在し，溶融ゲルマニウムナノ粒子が成長のシードとして働くことが考えられる。また，ゲルマニウムを70および50原子量%含有するターゲットからの生成物として， 棍棒状でコアシェル構造を持つ太いナノワイヤー(外径500 nm程度まで)が多く生成することがわかった。コア部分はゲルマニウム，シェル部分は酸化ケイ素と同定できた。また，細い酸化ケイ素ナノワイヤーも観察された。ターゲット中のゲルマニウムが少なくなると，さらに細いナノワイヤーの量が増加することもわかった。ゲルマニウムを30原子量%含有するターゲットからの生成物として，片方の先端に球状ナノ粒子を持つ多くの酸化ケイ素ナノワイヤーが観察された。先端の球状ナノ粒子は結晶性のゲルマニウムもしくはケイ素であることがわかった。溶融するゲルマニウムもしくはケイ素ナノ粒子が成長のシードとして働く可能性が示唆された。
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Research Products
(6 results)
