ナノ複酸化物膜の水素還元を利用した新規強磁性金属ナノ構造の創製

利用纳米双氧化物薄膜的氢还原创建新型铁磁金属纳米结构

基本信息

批准号：
18656011
负责人：
吉本護
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

スピンエレクトロニクスのキーマテリアルであるといった観点などから、金属材料に関しても細線形状などのナノ構造創製については様々な応用につながるものと期待されている。従来、金属単結晶薄膜は金属を原料とした蒸着法やスパッタ法で作製され、そのナノパターニングには電子線描画技術といった非常に複雑で少量生産向きの方法で行われてきた。本研究では金属酸化物を出発点として、酸化物薄膜の自己組織化現象を利用することによりナノ構造を作製し、それを水素還元して金属ナノ構造を大面積に、しかも簡単に構築する事を目指す。本研究の目標は、種々の酸化物単結晶薄膜を水素などで還元した時に起こる結晶構造の変化に関わる系統的な材料相関を調べ、そのメカニズムを明らかにした上で、金属単結晶薄膜をベースとした新規金属ナノ構造作製のための新たなナノプロセス技術を確立し、金属・酸化物ナノハイブリッド材料の創製および新規デバイス開発につなげることである。これまでに,PLD法による遷移金属酸化物エピタキシャル薄膜の作製と自己組織化による酸化物ナノ構造の構築を行った。レーザーアブレーション(PLD)法を用いて原子ステップを有する単結晶サファイア基板上に、NiO薄膜を室温で単結晶(エピタキシャル)成長させる最適化条件を探った。次にこれらの酸化物薄膜を雰囲気を調整した管状炉で高温加熱して、自己組織的に再配列を起こさせて酸化物ナノ構造や量子ドット構造を構築を試みた。その結果NiO酸化物ナノ構造の構築に成功した。次に、水素還元法による強磁性金属の単結晶薄膜の作製と構造・物性評価を目的として、酸化物薄膜および酸化物ナノ構造体を水素雰囲気中で加熱還元することにより、Niなどの強磁性金属の単結晶薄膜および強磁性金属ナノ構造を得ることに成功した。さらに、Al203などの水素還元されにくい酸化物とNiOの積層構造を構築してから、水素還元することによってAl203/Ni/Al203という金属・酸化物3積層エピタキシャル(単結晶生)膜の作製に成功した。

从作为自旋电子的关键材料的角度来看，预计纳米结构（例如细线形状）的创建将导致各种应用。以前，金属单晶薄膜是用蒸气制作方法和用金属作为原材料制成的SPATTA方法制造的，并且已经以非常复杂且小体积的生产方法（例如电子线条绘制技术）进行。在这项研究中，使用薄氧化物膜的自组织现象形成纳米结构，并用于在大型金属纳米结构中减少它。这项研究的目的是，当各种氧化物单晶薄膜与氢返回时，与金属单晶薄膜相关的晶体结构的变化有关是建立一种新的纳米工艺技术来生产新的金属纳米结构，并导致创建金属和氧化物纳米黑质材料并开发新设备。迄今为止，PLD方法是由过渡金属氧化物外延薄膜和氧化物纳米结构的自组织产生的。在使用激光消融（PLD）方法具有原子步骤的单晶蓝宝石底物上，探索了Nio薄膜在室温下生长的最佳条件。接下来，通过调节大气的管炉加热这些氧化物薄膜，并尝试使用氧化物纳米结构和量子点结构来构建一个自组织的重新安排。结果，Nio氧化物纳米结构的结构成功。接下来，为了通过氢还原方法生产铁电磁金属的单晶薄膜，以及结构和物理性能评估的目的，氧化物薄膜和氧化物纳米结构在氢气中成功地加热以获得金属的单晶薄膜和铁磁金属纳纳诺结构。此外，在建立了氢和NiO的层压结构（例如AL203）之后，然后还原氢后，AL203/Ni/Al203金属和氧化物3的表皮（单晶）膜成功了。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Formation of a nanogroove-striped NiO surface using atomic steps

使用原子步骤形成纳米凹槽条纹 NiO 表面

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Nanotechnology 17
影响因子：
0
作者：
S. Akiba;A. Matsuda;H. Isa;M. Kasahara;S. Sato;T. Watanabe. W. Hara;M. Yoshimoto
通讯作者：
M. Yoshimoto

High-contrast imaging of nano-channels using reflection near-field scanning optical microscope enhanced by optical interference

使用光学干涉增强反射近场扫描光学显微镜对纳米通道进行高对比度成像

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Opt. Rev. 13
影响因子：
0
作者：
Sakai;M.
通讯作者：
M.

Self-organization of magnetic nanogroove arrays by LaserMBE and hydrogen reduction

激光MBE和氢还原自组织磁性纳米凹槽阵列

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Mater. Res. Soc. Symp. Proc 1032
影响因子：
0
作者：
A. Matsuda;T. Watanabe;Y. Akita;M. Hosaka;K. Koyama;A. Takeuchi;M. Yoshimoto
通讯作者：
M. Yoshimoto

Development of Ni-based epitaxial electro-magnetic nanostructures and hybrid system

镍基外延电磁纳米结构及混合系统的开发

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Mater. Res. Soc. Symp. Proc 962
影响因子：
0
作者：
A. Matsuda;M. Kasahara;T. Watanabe;W. Hara. S. Otaka;M. Yoshimoto and K. Koyama
通讯作者：
M. Yoshimoto and K. Koyama

Fabrication of ferromagnetic Ni epitaxial thin film by way of hydrogen reduction of NiO

NiO氢还原法制备铁磁Ni外延薄膜

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Thin Solid Films 516/12
影响因子：
0
作者：
A. Matsuda;S. Akiba;M. Kasahara;T. Watanabe;Y. Akita;Y. Kitamoto;T. Tojo;H. Kawaji;T. Atake;K. Koyama;M. Yoshimoto
通讯作者：
M. Yoshimoto

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通讯作者：
山田志織・後藤里沙・木下太一郎・金子智・松田晃史・吉本護