「高配向・均一ナノ粒子薄膜上の固相エピタキシャル成長」 結晶学的にCeO2上にはTiO2がヘテロエピタキシャルすることが知られている。そこで、24年度の研究課題で得られたCeO2ナノ粒子単層薄膜上にTiO2薄膜をRFスパッタを用いて堆積(1~10 nm)させ、真空アニールを行い固相エピタキシャル成長するか検証した。堆積するTiO2薄膜の膜厚、成膜レート及び真空アニールなどの条件による成長膜の結晶性の違いを5軸X線回折(XRD)を用いて評価した。また、ナノ粒子薄膜の配向性をGISAXSで評価し、ナノ粒子薄膜の配向性とエピタキシャル成長との相関を探った。基板上に単層吸着させたCeO2ナノ粒子上に、一対一でTiO2がエピタキシャル成長していることが、透過型電子顕微鏡(TEM)による評価で確認できた。高分解能TEM評価から、CeO2(002)面上にアナターゼ型TiO2(004)面の方向にTiO2が成長していることが分かった。成膜レートは0.026 nm/sとなり、シリコン基板上に堆積させた場合(0.025 nm/s)とほぼ同じ成膜レートが得られた。 エピタキシャル成長が確認でき、成長薄膜の粒界が下地のCeO2ナノ粒子と完全に相関することから、成長後、作製したTiO2/CeO2タンデムナノ粒子を基板から取り出せるか検討した。その結果、フッ化水素酸水溶液につけることで、タンデムナノ粒子を取り出すことに成功したが、単層であるため、基板1cm2あたり、約10マイクログラムしか回収できず、透過電子顕微鏡で確認することはできなかった。 今後、TiO2/CeO2ナノ界面の物性を評価していく。
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