2021 年度研究成果報告書

表面終端が変えるシリコンナノ結晶―多様なデバイス形成に対応するために―

研究課題

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研究課題/領域番号	18K04242
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関	兵庫県立大学
研究代表者	佐藤井一兵庫県立大学, 理学研究科, 助教 (90326299)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード	シリコンナノ粒子
研究成果の概要	シリコンナノ結晶の歪みを大きく（小さく）する表面終端分子として知られるアルコキシ基（チオール基）をシリコンナノ粒子表面に終端させ、高強度光照射あるいは熱処理を施した後の結晶構造と物性を調べた。短時間の高強度光照射をチオール終端シリコンナノ粒子に行ったところ、室温でダイヤモンド構造の成長が確認された。同様の照射をアルコキシ終端シリコンナノ粒子に行うと、ダイヤモンド構造の存在と共にシリコンの準安定構造の成長が確認された。チオール終端シリコンナノ粒子堆積膜に熱処理を施すと、バンドギャップエネルギー約0.3 eVのナローギャップ多孔質シリコン膜が得られた。
自由記述の分野	コロイド科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	チオリンゴ酸修飾シリコンナノ粒子に窒素中250℃以上の熱処理を施すことで、それまで半導体的であったシリコンナノ粒子が金属的になることが明らかになった。このシリコンナノ粒子の導電性は雰囲気ガスの変化に大きく依存するため、新たな抵抗変化材料として期待できる。また、シリコンナノ粒子・ゲルマニウムナノ粒子の混合膜に非平衡の結晶成長をさせたところ、正方晶ゲルマニウムと思われる結晶成長が確認された。これは、シリコン微結晶が結晶核となり、そこにゲルマニウム結晶が整合して成長することで形成されたものと考えられた。この現象は新構造ゲルマニウムの生成として興味深い。