ナノ球リソグラフィーとシャドーコーン法によるナノロッド配列の作製と光学特性評価

通过纳米球光刻和影锥法制备纳米棒阵列并评估光学性能

基本信息

批准号：
16651073
负责人：
田中啓文
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Institute for Molecular Science
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

项目摘要

Si基板上にZnOのナノロッド群を作製すると非常に鋭いレーザー発振スペクトルを示すという報告がなされている。しかし、ナノロッドを簡便に等間隔に配列する方法は確立されているとはいえない。ナノロッドを等間隔に配列すると、より鋭いレーザー発振スペクトルが得られたり、新規の光学特性が現れたりする可能性が期待できる。そこで、本研究ではナノ球リソグラフィーとシャドーコーン法によるナノロッド配列の作製とその光学特性評価を行なってきた。昨年までは表面拡散がほとんどないPtを用いてナノロッドを作製してきたが、本年はZnOを用いて作製を試みた。ZnOをシャドーコーン法で蒸着した場合、Ptに比べて表面拡散が大きく隣り合うロッド同士が完全に融合してしまい、もともとナノ球が存在したところのみ空洞が出来て、まわりがZnOになるというポーラス状になってしまった。この結果は偶然得られたものであるが、微粒子や分子をキャプチャーするような目的に利用できると考えられる。さて、本題のロッド配列を得るには蒸着の直線性を得る必要があるために、蒸着パスを250mmから400mmに伸ばすように蒸着装置の改造を行い、同様にシャドーコーン法を使用した。すると、ZnOはロッドとして成長し、先端部分でロッド同士が接着する部分が多少見られたが、ほぼロッドが独立して存在するような目的の構造を得た。この構造は以前に報告されているZnOロッド群と同等の密度でロッドが存在し、かつ等間隔に配列しているものである。次に光学特性を調べるために、紫外-可視光スペクトルを測定した。ロッドの高さを50nmから1μmまで変化させてスペクトルを測定したところ、400nm付近の吸収スペクトルが徐々に減少していった。このことがレーザー発振スペクトルに影響を与えるものと考えられるが、今後更なる検証が必要と考えられる。以上により本研究は初期の計画通り目的は達成された。

据报道，在 Si 基底上生产的 ZnO 纳米棒表现出极其尖锐的激光振荡光谱。然而，还不能说已经建立了简单地等间隔排列纳米棒的方法。通过等间隔排列纳米棒，有望获得更清晰的激光振荡光谱，并出现新的光学特性。因此，在本研究中，我们利用纳米球光刻和影锥法制造了纳米棒阵列，并评估了它们的光学性能。直到去年，我们还使用几乎没有表面扩散的 Pt 来制造纳米棒，但今年我们尝试使用 ZnO 来制造纳米棒。当通过影锥法沉积ZnO时，表面扩散大于Pt，相邻的棒完全熔合在一起，形成多孔结构，其中仅在纳米球原本存在的地方形成空腔，而周围区域变成ZnO。陷入一种情况。尽管这一结果是偶然获得的，但人们认为它可以用于捕获细颗粒和分子等目的。现在，为了获得感兴趣的棒阵列，需要获得气相沉积的线性度，因此我们修改了气相沉积设备，将气相沉积路径从250mm延伸到400mm，并同样使用了影锥法。结果，ZnO以棒状生长，虽然在一些区域棒的尖端彼此粘附，但获得了棒几乎独立的所需结构。在这种结构中，棒的密度与先前报道的 ZnO 棒组相似，并且以相等的间隔排列。接下来，为了研究光学特性，我们测量了紫外-可见光谱。当在将棒的高度从50nm改变到1μm的同时测量光谱时，400nm附近的吸收光谱逐渐减少。尽管这被认为会影响激光振荡光谱，但认为将来有必要进一步验证。如上所述，本研究达到了原定计划的目标。