精密合成された複合ナノクラスターの集積薄膜作製と機能性デバイスへの応用

精密合成复合纳米团簇集成薄膜的制备及其在功能器件中的应用

基本信息

批准号：
19J22141
负责人：
横山高穂
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度までに、3-5族の金属を内包したM@Si16の集積膜における電気伝導性評価を行い、内包する金属の族と周期に依存して電気特性が変化することを明らかにした。また、作製したM@Si16膜はいずれも非晶質であるため、結晶性を高めることでM@Si16の電子構造がより鋭敏に集合体物性に反映される可能性がある。そこで本年度は、(i)6族金属を内包したM@Si16の作製と電気特性評価、(ii)M@Si16膜の秩序性向上に向けた検討、の2つの課題に取り組んだ。(i)では、6族金属であるタングステン(W)を内包したW@Si16を気相合成し、集積膜の電気特性を評価した。W@Si16では5族金属を内包した場合と比較して価電子が増加するため、伝導度が増加すると予想されたが、W@Si16膜はより小さい伝導度を示した。W@Si16は中性状態でヤーン・テラー効果によりケージ構造がひずむことが知られており、対称性の低下が伝導度を下げていると考えられる。ひずみのないW@Si15の集積膜を評価したところ、W@Si16と比較して高い伝導度を示したことから、中性状態での幾何構造が電気伝導性に影響するという知見が得られた。(ii)では、蒸着中に加熱を行うことでM@Si16の拡散を促進し、結晶性を高められるのではないかと着想した。温度可変蒸着ステージを独自に設計・構築することで、基板温度を制御した蒸着を可能にした。基板温度を変化させて蒸着を行ったところ、M@Si16膜が全体的に酸化されていることを示唆する結果となった。原因として、温度が上昇することでM@Si16が活性になり、真空槽内の残留ガスと反応した可能性が挙げられる。以上のように、本年度の研究遂行によってM@Si16の電子構造のみでなく幾何構造が集積膜に与える影響を明らかにするとともに、秩序集積化に向けた課題が明らかとなった。

去年，我们对含有3-5族金属的M@Si16集成膜的导电率进行了评估，并明确了电性能会根据所含金属的族和周期而变化。此外，由于所有制备的M@Si16薄膜都是非晶态的，提高结晶度可以使M@Si16的电子结构更敏感地反映在总体物理性质中。因此，今年，我们解决了两个问题：（i）含第6族金属的M@Si16的电学性能的制备和评估，以及（ii）提高M@Si16薄膜有序性的研究。在(i)中，在气相中合成了含有第6族金属钨(W)的W@Si16，并评估了集成膜的电性能。预计W@Si16的电导率会增加，因为与包含第5族金属的情况相比，价电子的数量增加，但W@Si16膜表现出较低的电导率。众所周知，由于Jahn-Teller效应，W@Si16的笼形结构在中性状态下会发生扭曲，并且认为对称性的降低会降低电导率。当评估W@Si15的无应变集成薄膜时，与W@Si16相比，它表现出更高的电导率，这表明中性状态下的几何结构影响电导率。在(ii)中，我们提出了气相沉积过程中加热可以促进M@Si16的扩散并提高其结晶度的想法。通过独立设计和构建可变温度蒸发台，我们可以在控制基板温度的同时进行蒸发。当在改变衬底温度的同时进行气相沉积时，结果表明M@Si16薄膜被完全氧化。原因可能是随着温度升高，M@Si16变得活跃并与真空室中的残留气体发生反应。如上所述，今年的研究不仅阐明了M@Si16的电子结构，而且还阐明了几何结构对集成薄膜的影响，也阐明了有序集成面临的挑战。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

金属内包シリコンケージ超原子集積薄膜における電気伝導特性と電子状態

金属封装硅笼超原子集成薄膜的导电性能和电子态

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
横山高穂;千葉竜弥;中嶋敦
通讯作者：
中嶋敦

遷移金属内包シリコンケージナノクラスター薄膜の作製と電気伝導機構の解明

含过渡金属硅笼纳米团簇薄膜的制备及导电机制的阐明

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
千葉竜弥;横山高穂;平田直之;渋田昌弘;角山寛規;中嶋敦
通讯作者：
中嶋敦

Fabrication and Electrical Characterization of Metal-Encapsulating Si16 Cage Nanocluster Assembled Thin Films

金属封装 Si16 笼纳米团簇组装薄膜的制备和电学表征

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takaho Yokoyama; Tatsuya Chiba; Naoyuki Hirata; Hironori Tsunoyama; Masahiro Shibuta; Atsushi Nakajima
通讯作者：
Atsushi Nakajima

遷移金属内包シリコンケージクラスター薄膜の電気伝導特性

含过渡金属硅笼簇薄膜的导电性能

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
横山高穂;千葉竜弥;平田直之;角山寛規;渋田昌弘;中嶋敦
通讯作者：
中嶋敦

Structural characterization of organic thiolate ligands on gold nanoclusters with infrared reflection absorption spectroscopy

金纳米团簇上有机硫醇盐配体的红外反射吸收光谱结构表征

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yokoyama Takaho; Hirata Naoyuki; Tsunoyama Hironori; Toyoaki Eguchi; Negishi Yuichi; Nakajima Atsushi
通讯作者：
Nakajima Atsushi