| 研究課題/領域番号 |
15201026
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
竹田 精治 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (70163409)
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| 研究分担者 |
河野 日出夫 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00273574)
大野 裕 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80243129)
市川 聡 ナノサイエンス・ナノテクノロジー研究推進機構, 特任助手 (80403137)
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| キーワード | 電子照射 / ナノファブリケーション / 透過電子顕微鏡 / シリコン / 電子励起 / ナノ触媒 / 表面 |
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| 研究概要 |
「電子照射によるナノファブリケーションを利用したナノ触媒粒子の配列制御」シリコン薄膜表面を超高真空下で電子照射し、次にこの表面に室温で金を蒸着し、さらに熱処理を行うと照射領域においてナノメーターサイズの粒子(ナノ粒子)が生成することを見いだした。照射および熱処理条件を変化させることによって、照射領域の周辺部あるいは中心部にナノ粒子を制御して生成させることができた。すなわち、代表的な例では、電子線量が3×10^<22>electrons・cm^<-2>においては、熱処理温度330℃、熱処理時間1時間で照射領域の中心部にナノ粒子の生成が可能である。一方で、電子線量を大きくすることで、同じ熱処理条件においても、照射領域の周辺部にナノ粒子を配列させることができた。いずれの場合でも金の蒸着量は、0.4nmであった。照射領域に生成するナノ粒子のHAADF(High Angle Annular Dark Field)像およびX線元素分析結果を解析して、このナノ粒子は金とシリコンの非平衡構造である金シリサイドではなく、面心立方構造の金のナノ粒子であると同定した。金シリサイドは一度、生成すると安定であり、高温でも容易に融解しないと考えられているが、金ナノ粒子は、シリコン薄膜と直接接していれば、共晶温度以上で、容易に、金とシリコンの融液となりうる。実際に、高温(500℃程度)で、このナノ粒子の溶融を確認した。高温(500℃程度)においては、シリコン基板上の金ナノ粒子は、シリコンナノワイヤーなどの一次元ナノ構造を成長させるための触媒として作用することが期待できる。VLS(Vapor-Liquid-Solid)機構を利用したCVD(Chemical Vapor Deposition)成長成長炉を使用して、電子照射によるナノファブリケーションによって配列制御された金ナノ粒子から、シリコンナノワイヤーを成長させることを試みた。
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