| 研究課題/領域番号 |
20H02500
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
稲澤 晋 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30466776)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | Vapor-Liquid-Solid機構 / シリコンウィスカー / シリコンナノワイヤー / 接合 / VLSメカニズム / シリコン / ウィスカー / 亜鉛還元反応 / 再結晶化 / 金属触媒 / 結晶成長 / 気相反応 / VLS / 結晶化 / ナノワイヤー / Vapor-Liquid-Solid / 溶解 / 接合界面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、シリコンナノワイヤーとバルク電極とを原子レベルで簡易に接合する技術を開発する。応募者が独自に合成できる不織布状のシリコンナノワイヤー膜を用いて、電子材料として簡便に利用できる技術開発を行う。具体的には、金属粒子がシリコンの再結晶化触媒として働く性質を利用する。従来の材料と材料の間を金属で埋める発想ではなく、材料同士の結合をうまく作ってナノワイヤーをバルク電極に直接接合し「接ぎ木」する。また、ナノワイヤーを集合体として扱うことで、従来必要であった電子顕微鏡によるナノワイヤーの位置確認の手間を省く。肉眼と手で、ナノワイヤーを電気回路に組みこむ簡易で迅速な方法の実例を示す。
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| 研究成果の概要 |
金属亜鉛に対する固体シリコンの溶解を確認した。一方で、亜鉛融液と固体シリコンとの濡れ性次第ではケイ素の溶解が起こりにくいことも明らかにできた。並行して検討したシリコンウィスカー側面からの新たなウィスカー生成では、ウィスカー表面と亜鉛液滴の濡れ性がVLS成長でにとっては好ましい状態ではないことが示唆された。固体シリコンと亜鉛融液との濡れ性（馴染みの良さ）の制御が不可欠であることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ウィスカーやナノワイヤー成長のメカニズムであるVLS機構では、金属融液にケイ素を含む気体分子が溶け込む。これに対して固体シリコンを原料として金属融液への溶け込みが起こることを本研究では明らかにした。ケイ素の亜鉛融液への溶解は速やかではなく、接触していても濡れ性次第では溶解しないことも明らかとなった。また、シリコン固体表面からのウィスカー生成でも亜鉛液滴の濡れ性が鍵を握ることが分かった。いずれもただ接触させればよい、ということではなく液体と固体が接触する境界(界面)の制御が極めて重要であることを示している。界面現象にとっても新たな知見が得られた意義は大きい。
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