2016 Fiscal Year Annual Research Report
Morphology and surface controlled growth of metal oxides nanowires by atmospheric pressure CVD and Their high sensitive gas-sensing applications
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26390029
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
寺迫 智昭 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (70294783)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 酸化スズ / 酸化ガリウム / ナノワイヤー / VLS成長 / 交互原料供給法 / フォトルミネッセンス / 酸化銅 / 化学溶液析出法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、交互原料供給(ASS)法での気相-液相-固相(VLS)成長による酸化スズ(SnO2)ナノワイヤー(NWs)及びβ相酸化ガリウム(β-Ga2O3)NWｓの成長の可能性を検討した。ASS法は、金属原料(SnあるいはGa)蒸気と酸素原料となるH2Oの蒸気を触媒金属である金(Au)薄膜が堆積されたc面サファイア基板上に時間的に分離して供給する方法である。この方法が、VLS成長と同時に生じる気相-固相(VS)成長によるNW側面への薄膜堆積による直径肥大を抑制し、酸化亜鉛(ZnO)NWsの成長における基板温度の上昇に伴う円錐状化を避けるのに有効な方法であることはすでに確認されていた。当該年度は、原料供給のタイムシーケンスを固定し(Sn供給3秒→パージ窒素(N2)ガス10秒→H2O供給3秒→パージN2ガス10秒を1サイクル)、触媒Au薄膜の膜厚、成長温度、サイクル数を成長パラメータとして実験を行った。SnO2 NWsでは、通常のSnとH2O同時に供給する方法(SSS法)に比べてASS法において成長温度の上昇に伴う直径増大の活性化エネルギーが低下し、サイクル数に対してNWs平均直径が依存しないというVS成長の抑制を示唆する結果が得られた。β-Ga2O3 NWsにおいてもSSS法に比べてASS法において活性化エネルギーが低下することが確認された。SnO2 NWsのフォトルミネッセンス(PL)スペクトルでは、フォノンと強く結合した酸素空孔もしくは格子間スズ原子の関係する深い準位の関係するオレンジ色発光が支配的であった。硝酸銅(II)三水和物を原料とする化学溶液析出法によるセンサ用増感剤酸化銅(Cu2O)薄膜成長時では、溶液成長中に鉄プレートを浸けることで溶液中の酸化還元電位が急速に添加し、溶液中のCu1+イオンの濃度が増加し、Cu2Oの成長が促進されることが明らかになった。
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