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2016 年度 実績報告書

簡便な熱処理によるナノ構造の形態・形状制御と熱電発電への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26420270
研究機関静岡大学

研究代表者

立岡 浩一  静岡大学, 工学部, 教授 (40197380)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードシリサイド / 化学気相成長法 / 結晶成長 / ナノワイヤ / ナノシート / ナノ構造制御 / 熱電素子 / 自然エネルギー
研究実績の概要

Si基板上にHF/AgNO3を用いてSiアレイを作製した.HF/AgNO3比,濃度,処理時間,溶液の容量を変化させ最も長いSiアレイが作製される条件を見出した.さらにそれをMg蒸気下にて熱処理を行う事によりMg2Siワイヤ束を作製した.このMg2Siワイヤ束のホール効果による電気特性評価,ゼーベック効果測定を行うとともに勘弁な一極の熱電素子を試作した.
CaSi2よりCrCl2,FeCl2, FeCl3やNH4Clを用いてCaを脱離する事によりSiナノシートを作製した.また金属原子の脱離のためフィチン酸,クエン酸,リンゴ酸の酸性溶液を用いた.生成したSiナノシート束のラマンスペクトルはバルクSiのそれとは異なる特性を示し何らかの構造緩和が起こっている事が示された.また,カソードルミネッセンス,フーリエ変換型赤外分光 (FTIR),X線光電分光法(XPS)によりナノ構造の表面状態を評価した.Ca原子の脱離の作用,効率の違いによりFTIRスペクトルに違いが生じた.処理方法により表面状態を改変できる事を示唆している.
またテンプレートとして用いるシリサイドとしてCaSi2の他にMg2Si, SrSi2, BaSi2を用いSi系ナノシートを作製した.異なるSi骨格を有するシリサイドを用いる事によりCaSi2の場合とは異なるモルフォロジーを有するSi系ナノシート束を得た.作製したナノ構造それぞれの,ホトルミネッセンスを測定しバンドル化による量子効果を検証した.これよりSiナノシートはより薄い厚さ1~2nm程度のSi層からなる超格子構造を有する事が示唆された.またこのSiナノシートにMoを添加しh-MoSi2シート束も作製した.適切な成長環境とソース,テンプレートの選択によりSi系ナノワイヤ,ナノシートの結晶構造,組成,モルフォロジーを制御する簡易な成長プロセスを構築した.

備考

解説記事2件,
Si系ナノシート束からなる粉末の作製 立岡浩一,佐々木謙太, 中山誠,引地啓太,熊澤佑貴,孟祥,袁佩玲 工業材料 『高機能セラミックスと粉体技術の最新潮流をさぐる』
Si系ナノワイヤおよびナノシートの形状制御 立岡浩一,佐々木謙太, 中山誠,引地啓太,熊澤佑貴,孟祥,袁佩玲 ケミカルエンジニアリング  特集/新規なナノシート研究と応用

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 15件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of flower-like Si nanostructures on Si substrates2017

    • 著者名/発表者名
      Peiling Yuan, Ryo Tamaki, Hiroaki Suzuki, Kenta Sasaki, Makoto Nakayama, Yuya Saito, Shinya Kusazaki, Yuki Kumazawa, Xiang Meng, Nazmul Ahsan, Yoshitaka Okada and Hirokazu Tatsuoka
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 56 ページ: 05DE05

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.05DE05

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of crystalline Si-based nanosheets by extraction of Ca from CaSi2 in inositol hexakisphosphate solution2017

    • 著者名/発表者名
      Xiang Meng, Kenta Sasaki, Koki Sano, Peiling Yuan, and Hirokazu Tatsuoka
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 56 ページ: 05DE02

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.05DE02

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ordered CaSi2 microwall arrays on Si substrates induced by the Kirkendall effect2017

    • 著者名/発表者名
      Xiang Meng, Akiko Ueki, Hirokazu Tatsuoka, and Hiroshi Itahara
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 23 ページ: 3098-3106

    • DOI

      10.1002/chem.201605133

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] テンプレートとしてシリサイド粉末を用いた酸性溶液中でのSi系ナノシートからなる粉末の作製 (Syntheses of Powders Consisting Si-based Nanosheets Using Silicide Powders as Templates in Acid Solution)2016

    • 著者名/発表者名
      熊澤 佑貴,佐々木 謙太,袁 佩玲,孟 祥,立岡 浩一
    • 雑誌名

      粉体工学会誌

      巻: 53 ページ: 797-803

    • DOI

      10.4164/sptj.53.797

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis and structural property of Si nanosheets connected to Si nanowires using MnCl2/Si powder source2016

    • 著者名/発表者名
      Erchao Meng, Akiko Ueki, Xiang Meng, Hiroaki Suzuki, Hiroshi Itahara, and Hirokazu Tatsuoka
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 378 ページ: 460-466

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2016.03.103

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Characteristic Modification of Catalysts by Use of a Chloride Source2016

    • 著者名/発表者名
      Xiang Meng, Hiroaki Suzuki, Kenta Sasaki and Hirokazu Tatsuoka,
    • 雑誌名

      Solid State Phenomena, Physics and Technology of Nanostructured Materials IV

      巻: 247 ページ: 106-110

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/SSP.247.106

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ナノ構造制御によるシリコン及びシリサイドナノシートの作製2016

    • 著者名/発表者名
      立岡浩一,佐々木謙太,熊澤祐貴,孟祥,袁佩玲
    • 雑誌名

      日本材料科学会誌 材料の科学と工学

      巻: 53 ページ: 86-89

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vertical gradient solution growth of N-type Si0.73Ge0.27 bulk crystals with homogeneous composition and its thermoelectric properties2016

    • 著者名/発表者名
      M. Omprakash, M. Arivanandhan, M. Sabarinathan, T. Koyama, Y. Momose, H. Ikeda, H. Tatsuoka, D.K. Aswal, S. Bhattacharya, Y. Inatomi, Y. Hayakawa
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 442 ページ: 102-109

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2016.02.025

    • 査読あり
  • [学会発表] Morphological and Crystalline Evolution of Si-Based Nanowires and Nanosheets2017

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Tatsuoka, Yuki Kumazawa, Shinya Kusazaki, Yuya Saito, Nanae Atsumi, Peiling Yuan
    • 学会等名
      International Conference organized by Department of Physics and Nanotechnology (ICONN 2017)
    • 発表場所
      SRM University, Chennai Tamil Nadu, India
    • 年月日
      2017-08-09 – 2017-08-11
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] STRUCTURAL CHARACTERIZATION OF SI-BASED NANOWIRE AND NANOSHEET BUNDLES2017

    • 著者名/発表者名
      P. Yuan , K. Sasaki, M. Nakayama, Y. Kumazawa, K. Hikichi and H. Tatsuoka
    • 学会等名
      NANOMEETING-2017
    • 発表場所
      Belarusian State University of Informatics and Radioelectronics, Minsk, Belarus
    • 年月日
      2017-05-30 – 2017-06-02
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evolutionary Shape Modification of Semiconductor Nanostructures2017

    • 著者名/発表者名
      Yuan, P, Saito, Y, Kusazaki, S, Kumazawa Y, Atsumi N, Tatsuoka H
    • 学会等名
      International Conference on Energy Materials and Nanotechnology (ICEM3-2017)
    • 発表場所
      Zhengzhou University, Zhengzhou, Henan, China
    • 年月日
      2017-04-14 – 2017-04-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Photoluminescence Property of Si-based nanosheet bundles rooted on Si substrates2017

    • 著者名/発表者名
      Peiling Yuan、Tamaki Ryo、Sasaki Kenta、Nakayama Makoto、Saito Yuya、Kusazaki Shinya、Kumazawa Yuki、Xiang Meng、Ahsan Nazmul、Okada Yoshitaka、Tatsuoka Hirokazu
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜市,神奈川県
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] MgCl2溶融塩を用いたSi系ナノシート束の作製2017

    • 著者名/発表者名
      熊澤 佑貴、立岡 浩一
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜市,神奈川県
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] CaSi2をテンプレートとしたNH4Cl処理によるSi系ナノシート束の作製2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤 優弥、佐々木 謙太、熊澤 佑貴、渥美 七虹、引地 啓太、袁 佩玲、立岡 浩一
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜市,神奈川県
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] ボールミリング法を用いたSi系ナノシート束の作製2017

    • 著者名/発表者名
      渥美 七虹、佐々木 謙太、袁 佩玲、立岡 浩一
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜市,神奈川県
    • 年月日
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [学会発表] Surface Characterization of Si-Based Nanosheets Synthesized from CaSi2 Using Metal Chlorides, IP6 and Acid Solutions2017

    • 著者名/発表者名
      Peiling Yuan, Kenta Sasaki, Yuki Kumazawa, Yuya Saito, Shinya Kusazaki, Keita Hikichi, Nanae Atsumi, Hirokazu Tatsuoka
    • 学会等名
      電子デバイス界面テクノロジー研究会 ―材料・プロセス・デバイス特性の物理」 (第22回研究会)
    • 発表場所
      東レ研修センター,三島市,静岡県
    • 年月日
      2017-02-20 – 2017-02-21
  • [学会発表] Synthesis and Structural Control of Si-Based Nanowire and Nanosheet Bundles2016

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Tatsuoka, Kenta Sasaki, Makoto Nakayama, Yuki Kumazawa, Xiang Meng, Peiling Yuan
    • 学会等名
      International Conference on Materials Processing and Applications
    • 発表場所
      VIT University, Vellore, India
    • 年月日
      2016-12-14 – 2016-12-16
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of Si Nanosheet Bundles by Extraction of Ca Atoms from CaSi2 Powders by Inositol Hexakisphosphate Solution2016

    • 著者名/発表者名
      X. Meng, K. Sasaki, Y. Kumazawa, P. Yuan, H. Tatsuoka
    • 学会等名
      2016 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2016),
    • 発表場所
      Tsukuba International congress center, Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Syntheses of Si-based Nanostructures by Extraction of Metallic Atoms from Silicides in Solution2016

    • 著者名/発表者名
      P. Yuan, K. Ssasaki, Y. Kumazawa, X. Meng, H. Tatsuoka
    • 学会等名
      第28回シリサイド系半導体研究会
    • 発表場所
      新潟駅前カルチャーセンター,新潟市, 新潟県
    • 年月日
      2016-09-16 – 2016-09-16
  • [学会発表] 熱電応用のためのSi1-xGex及びMg2Si1-xGex結晶合成と特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      高須 隆太郎、Omprakash Muthusamy、Misra Shantanu、志村 洋介、早川 泰弘、立岡 浩一
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ,新潟市,新潟県
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [学会発表] Two-dimensional Si-based nanostructures synthesized from CaSi2 on Si substrates under chlorides vapor2016

    • 著者名/発表者名
      X. Meng, K. Tsukamoto, K. Sasaki, H. Tatsuoka
    • 学会等名
      The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE18)
    • 発表場所
      Nagoya Congress Center, Nagoya, Aichi
    • 年月日
      2016-08-07 – 2016-08-12
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Si-based nanowires on insulating substrates2016

    • 著者名/発表者名
      Yuya Saito, Hiroaki Suzuki, Xiang Meng, Shinya Kusazaki, Hirokazu Tatsuoka
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials Science and Technology Towards Sustainable Electronics ( APAC Silicide 2016 )
    • 発表場所
      Nishijin Plaza, Kyushu University, Fukuoka, Fukuoka
    • 年月日
      2016-07-16 – 2016-07-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Mn-based Nanostructures on Mn Substrates2016

    • 著者名/発表者名
      Shinya Kusazaki, Hiroaki Suzuki, Xiang Meng, Yuya Saito, Hirokazu Tatsuoka
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials Science and Technology Towards Sustainable Electronics ( APAC Silicide 2016 )
    • 発表場所
      Nishijin Plaza, Kyushu University, Fukuoka, Fukuoka
    • 年月日
      2016-07-16 – 2016-07-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Preparation of Wire Arrays on Si Substrates by Repeated Chemical Treatment in AgNO3/HF Aqueous Aolution2016

    • 著者名/発表者名
      Makoto Nakayama, Takonori Suzuki and Hirokazu Tatsuoka
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials Science and Technology Towards Sustainable Electronics ( APAC Silicide 2016 )
    • 発表場所
      Nishijin Plaza, Kyushu University, Fukuoka, Fukuoka
    • 年月日
      2016-07-16 – 2016-07-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Characterizations of Si-based Nanostructures by Extraction of Metallic Atoms from CaSi2, SrSi2 and BaSi2 by Inositol Hexakisphosphate2016

    • 著者名/発表者名
      Kenta Sasaki, Koki Sano, Xiang Meng, Peiling Yuen, Yuki Kumazama, Hirokazu Tatsuoka
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials Science and Technology Towards Sustainable Electronics ( APAC Silicide 2016 )
    • 発表場所
      Nishijin Plaza, Kyushu University, Fukuoka, Fukuoka
    • 年月日
      2016-07-16 – 2016-07-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Syntheses of Si-based Nanostructures Using Silicides as Starting Materials in Acid Solutions2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kumazawa, Kenta Sasaki, Xiang Meng, Yuan Peiling and Hirokazu Tatsuoka
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials Science and Technology Towards Sustainable Electronics ( APAC Silicide 2016 )
    • 発表場所
      Nishijin Plaza, Kyushu University, Fukuoka, Fukuoka
    • 年月日
      2016-07-16 – 2016-07-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Flower-like Si Nanostructures on Si Substrates2016

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, P. Yuan, X. Meng, Y. Saito, K. Sasaki, R. Tamaki, H. Tatsuoka, N. Ahsan and Y. Okada
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials Science and Technology Towards Sustainable Electronics ( APAC Silicide 2016 )
    • 発表場所
      Nishijin Plaza, Kyushu University, Fukuoka, Fukuoka
    • 年月日
      2016-07-16 – 2016-07-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Si-based Nanostructures by Extraction of Ba Atoms from BaSi2 in Acid Solutions2016

    • 著者名/発表者名
      P. Yuan, S. Ksasaki, Y. Kumazawa, H. Tatsuoka
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials Science and Technology Towards Sustainable Electronics ( APAC Silicide 2016 )
    • 発表場所
      Nishijin Plaza, Kyushu University, Fukuoka, Fukuoka
    • 年月日
      2016-07-16 – 2016-07-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Crystalline Si-based Nanosheets by Extraction of Ca atoms from CaSi2 in Inositol Hexakisphosphate (IP6) Solution2016

    • 著者名/発表者名
      Xiang Meng, Kenta Sasaki, Koki Sano, Peiling Yuan, Hirokazu Tatsuoka
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials Science and Technology Towards Sustainable Electronics ( APAC Silicide 2016 )
    • 発表場所
      Nishijin Plaza, Kyushu University, Fukuoka, Fukuoka
    • 年月日
      2016-07-16 – 2016-07-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Si-Based Nanosheets by Extraction of Ca Atoms from CaSi2 by Chelating Agents2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kumazawa, Kenta Sasaki, Peiling Yuan, Xiang Meng, Masaru Shimomura, Hirokazu Tatsuoka
    • 学会等名
      7th International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces (ISCSI-VII)
    • 発表場所
      Noyori Conference Hall, Nagoya University, Nagoya, Aichi
    • 年月日
      2016-06-07 – 2016-06-11
    • 国際学会
  • [学会発表] CaSi2粉末のキレート剤処理によるSi系ナノシートの作製2016

    • 著者名/発表者名
      立岡 浩一, 佐々木 謙太, 熊澤 佑貴, 孟 祥, 袁 佩玲
    • 学会等名
      粉体工学会 2016年度 春期研究発表会
    • 発表場所
      京都リサーチパーク,京都市,京都府
    • 年月日
      2016-05-17 – 2016-05-18
  • [備考] Hiro - Tatsuoka Lab. Shizuoka University

    • URL

      http://www.ipc.shizuoka.ac.jp/~tehtats/TatsuokaLab/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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