ヘテロ構造ナノワイヤーの合成

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 種村 眞幸 名古屋工業大学, 工学研究科, 助教授 (30236715)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 種村 榮 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (10324469) ; 市川 洋 名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (10314072)
• Keywords: ナノ材料 / 半導体 / イオン衝撃 / スパッタリング / シリコン

Research Abstract

a)全体計画の討議、及び、実験システムの設計・制作・調整:研究期間は3カ年であり、本年度が初年度である。現有の差動排気型大電流密度イオン銃、触媒金属蒸気源、4軸可加熱試料ステージに、新たに大型の異種材料(ヘテロ材料)供給源を追加装備した、「ヘテロ構造ナノワイヤー合成システム」の設計・試作・調整を行った。ナノワイヤーの合成は、真空の質に依存するため、既存本体チャンバーは、ポンプ油成分フリーの、イオンポンプ排気による超高真空チャンバーである。既設イオン銃は差動排気型(日本電子製、MIED型)を採用しており、また、ナノ構造発現を促す既設触媒金属蒸気源も、金属ターゲットの局所アーク放電を基本原理とする蒸発方式(日本真空製;アークプラズマガン)を用いており、超高真空下での基体ナノワイヤーの合成が可能である。この特長を最大限に活かしつつ、その基体に異種ナノワイヤーを合成するためには、新たに追加するヘテロ材料供給源には、(i)超高真空中で粒子供給が可能であること、(ii)粒子供給速度が速いこと、の2点が要求される。これらの点に鑑み、本システムでは、「超高真空成膜装置」としてレーザーアブレーション法をヘテロ粒子供給源として採用した。試作システムの到達真空度は、7×10^<-7>Paであり、合成中も、10^<-6>Pa台の真空度を保つことが可能であった。
b)応用探索:応用探索の一環として、カーボンナノチューブと水素吸蔵金属微粒子とのヘテロ構造複合体について、水素との反応解析を行った。その結果、複合化により、通常とは異なる構造の水素化物の形成が認められ、従来構造の2倍の水素吸蔵も可能であることが明らかにされた。更に、省エネルギー材料としての応用の可能性を探るべく、ナノチップからの電界電子放射に関する理論的考察も行った。

Research Products

• [Publications] V.Filip, D.Nicolaescu, M.Tanemura, F.Okuyama: "Sequential tunneling model of field emission through dielectric deposits on nano-tips"J.Vac.Sci.Technol.B. 21. 1692-1699 (2003)
• [Publications] W.Wunderlich, M.Tanemura: "Interaction of Palladium nano-crystals with Hydrogen during PECVD growth of Carbon nanotubes"Adv.in Solid State Phys.. 43. 171-177 (2003)
• [Publications] M.Tanemura 他: "Controlled fabrication of Mo-seeded Si microcones by Ar+-ion bombardment"Nuclear Instruments and Methods B. 215. 137-142 (2004)