精緻な階層的ナノ構造を持つ酸化物半導体超構造の合成と物性

具有精细分级纳米结构的氧化物半导体超结构的合成和物理性质

• 批准号: 16651069
• 负责人: 大瀧 倫卓
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16651069/
• 关键词: 自己組織化; 分子集合体鋳型; ナノ物質; 人工超格子; 酸化物半導体; ナノ空間規則性; メタ磁性; 励起子; 無機ナノ構造; ナノ空間; 自己集積; 酸化鉄

本研究は、精微な空間規則性を持つ低次元酸化物半導体の超集積ネットワークを自己組織的に構築することを目的としている。平成17年度は本研究の最終年度であり、以下の研究成果を得た。1)界面活性剤の二分子膜層状ミセルを鋳型とした酸化チタンや酸化鉄などの量子構造ナノ超格子を自己集積的に液相合成する際、液相反応における濃度や温度を適切に制御することが極めて重要であり、特に界面活性剤溶液と金属塩溶液の混合温度と引き続く熟成温度を70℃程度に精度良く保持することにより、酸化物半導体層の厚みが1.8nm、繰り返し周期が3.3nmで、極めて平坦性の高い精緻なナノ超格子構造が再現性よく得られることを明らかにした。2)上記で得られた酸化鉄ナノ超格子は、低温でスピン相転移によると思われる特異な磁気特性を示す。透過型電子顕微鏡観察からは六方晶構造を持つα-Fe_2O_3の[001]反射とよく一致する六方対称の電子線回折パターンが得られ、さらに二次元ナノ超格子の層状構造に由来すると考えられる周期10Å程度の2回対称回折スポットが得られた。3)酸化鉄ナノ超格子は静磁場下で磁場と垂直方向に選択配向することを見出した。また、この試料は室温付近では反強磁性的にふるまうことが分かった。これらの結果から、量子構造ナノ超格子中の酸化鉄層内には反強磁性的にスピン配向した磁気モーメントが内在し、これが外部磁場と相互作用することにより試料が選択配向したものと考えられる。4)さらに上記の手法を酸化コバルトに拡張し、繰り返し周期2.9nmの層状構造を持つ酸化コバルトナノ超格子の自己集積合成に成功した。水熱処理により周期構造による回折線強度は著しく増大した。光学吸収スペクトルから試料中のCoはCo^<2+>と推測され、水熱処理後の磁化率はスピングラス的な温度依存性を示した。

这项研究的目的是自组织具有良好空间规律性的低维氧化物半导体的超集成网络。 2005财年是本研究的最后一年，取得了以下研究成果。 1）以表面活性剂双层胶束为模板，自组装液相合成二氧化钛和氧化铁等量子结构纳米超晶格时，适当控制液相反应中的浓度和温度，这一点极其重要，特别是对于表面活性剂溶液和纳米结构。金属盐溶液。通过精确地将液体的混合温度和随后的老化温度保持在70°C左右，厚度为1.8 nm、重复周期为3.3 nm的氧化物半导体层再现了极其平坦和精确的纳米超晶格结构。据透露，有可能获得良好的结果。 2）上述获得的氧化铁纳米超晶格在低温下表现出独特的磁性能，这被认为是由于自旋相变所致。透射电子显微镜显示出六方对称的电子衍射图案，与具有六方晶体结构的α-Fe_2O_3的[001]反射非常匹配，并且其周期性被认为源自二维纳米超晶格A的层状结构。获得约10 Å的2倍对称衍射斑。 3）我们发现氧化铁纳米超晶格在静磁场下选择性地沿垂直于磁场的方向取向。还发现该样品在接近室温时表现出反铁磁性。这些结果表明，量子结构纳米超晶格中的氧化铁层中存在反铁磁取向的磁矩，并且该磁矩与外部磁场相互作用以选择性地取向样品。 4）此外，我们将上述方法扩展到氧化钴，成功自组装合成了重复周期为2.9 nm的层状结构氧化钴纳米超晶格。由于周期性结构，水热处理显着增加了衍射线强度。根据光学吸收光谱，样品中的Co估计为Co ^ 2+ ，并且水热处理后的磁化率表现出类似自旋玻璃的温度依赖性。