2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study on high sensitive force sensor using a piezo-effect occurred in ZnO nano-rods synthesized controlling their growth mode
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26390102
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
市川 洋 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10314072)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市村 正也 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30203110)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ZnOナノロッド / Ｘ字状成長 / フォースセンサー / グラフェン / 直接成長 / 低温成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、酸化亜鉛（ZnO）ナノロッドを、ロッドどうしが交差した”Ｘ字状“になるように成長させ、Ｘ字状ナノロッドを電極で挟み込んで、フォース印加に対して高感度に応答するフォースセンサーの創成を目指す。そのために、ZnOナノロッドＸ字状成長のメカニズム解明とその条件最適化、ナノロッド先端を紫外線レーザーで溶融して行うナノロッド先端への電極形成技術を確立して、提案のフォースセンサー作製プロセス技術の確立を行う必要がある。前年度は、i）フォースセンシングの感度向上のため、ZnOナノロッドの長尺化、ii）グラフェン上へのZnOナノロッドの成長に成功したが、ZnOナノロッド作製においては、水熱合成時の水溶液中の熱対流によって、ナノロッド成長に不要な生成物が基板に堆積するという問題があった。そこで今年度は、熱対流の抑制を狙い、１）室温でのZnOナノロッド合成、２）Ｘ字状ナノロッドのフォースセンシングの高感度性、３）ZnOナノロッドが直接成長するグラフェンの条件探索について実験を行った。
１）強アルカリ下の条件ではあるが、室温（20～25℃）の水熱合成でも良好な配向性ZnOナノロッドを得ることができることがわかった。しかも熱対流の無さから、加熱した水熱合成では観られた付着物は観られず、より簡便な合成プロセスであるといえる。
２）Ｘ字状に成長したZnOナノロッドへのフォース印加に対するピエゾ抵抗の変化率は、基板面に垂直方向に配向成長したナノロッドのそれに比べて数10%高いことがわかった。また、ナノロッドが長いほど、ピエゾ抵抗の変化率、すなわち対フォース感度が上昇することがわかった。
３）水熱合成により、ZnOナノロッドは欠陥のあるグラフェン上に直接配向成長することがわかった。
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