2018 Fiscal Year Annual Research Report
界面エンジニアリングによる単結晶酸化物ナノワイヤの電子輸送制御とナノデバイス応用
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17J05117
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
安西 宇宙 九州大学, 総合理工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノワイヤ / 金属酸化物 / ＶＬＳ成長 / 電子輸送特性 / 結晶成長界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単結晶金属酸化物ナノワイヤはイオン結合性や複数の価数を取りえることに起因する多彩な物性を呈することから基礎科学のみならず，ナノデバイスへの応用展開が注目されている材料群である。電子デバイス素子として応用展開するにあたり、材料が有する電気伝導性を制御することは不可欠な要素技術である。しかし金属酸化物ナノワイヤは、結晶成長中における意図しない広義の結晶欠陥導入により電気伝導特性制御に問題を有している。そこで本研究は、気液固(VLS）法を用いた酸化物ナノワイヤ結晶成長中における結晶成長界面に着目することで、ナノワイヤ電気伝導特性を制御することを目的とした。結晶成長中に供給する酸素分圧を精密に制御したところ，従来の酸化物材料とは異なる電気伝導特性の酸素分圧依存性を観測した．単一ナノワイヤ空間分解電気測定の結果から，低酸素分圧条件下で作製したナノワイヤでは高絶縁性を有していたが，供給酸素分圧増加により成長促進された副次的結晶成長の存在により電気伝導性が生じることが観測された．さらなる高酸素分圧条件下で作製したナノワイヤにおいては，低電気伝導率を有することが判明し，酸素分圧増加による結晶欠陥の補填が行われることが示唆された．分子動力学計算を用いたシミュレーション結果から，液固界面のみ成長する場合は高結晶性ナノワイヤが成長し，電気伝導率は低くなることが示唆された．一方で，供給酸素分圧を増加させることで，副次的気固界面成長モードが起こり，このモードでは外部成長環境の影響を受けやすいことが判明した．本研究結果はVLS法酸化物ナノワイヤ成長を行う際の設計指針となる重要な知見である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成30年度は、単結晶酸化物ナノワイヤ結晶成長中における結晶成長界面に基づく電気伝導特性制御を目的とした。供給酸素分圧制御により結晶成長界面を選択成長させたコアシェル状ナノワイヤは、コア層のみ有するナノワイヤと比較し、数桁に及び異なる電気抵抗率を有することを観測した。これは酸化物ナノワイヤ電子輸送特性制御に繋がる知見であり，VLS法を用いた酸化物ナノワイヤをナノデバイスへ応用展開するにあり礎となる結果である．以上のことからおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られたナノワイヤは結晶成長条件の違いにより，表面特性が異なるような振る舞いを呈している．これらの表面特性と，これまでに得られた知見である結晶成長条件別電子輸送特性に関する結果を利用し，揮発性分子センサデバイスへと応用する予定である．
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Research Products
(3 results)
