電気化学的手法による強磁性金属および化合物半導体ナノワイヤーの作製

电化学方法制备铁磁金属和化合物半导体纳米线

基本信息

批准号：
17760581
负责人：
大貝猛
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Nagasaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

直径30nm,100nm,200nm,800nmの円柱状ナノポアーを有するメンブレンフィルター中に、純Niナノワイヤーを電析成長させることに成功した。得られた純NiナノワイヤーをSEM観察した結果、ナノワイヤーの形状は、テンプレートの形状を精密に反映しており、高アスペクト比形状を有していることが判明した。また、このNiナノワイヤーを高密度に配列させたナノワイヤーアレイ電極を作製し、カソード分極曲線を測定した。その結果、平板状の電極と比較して、10倍ほどの表面積増大効果が認められた。更に、Ni薄膜、直径100nmのNiナノワイヤーアレイ、直径30nmのNiナノワイヤーアレイの磁化曲線を測定した。膜面に対して垂直方向に磁場を印加した場合、Ni薄膜に比べNiナノワイヤーアレイでは小さな外部磁場で飽和磁化に達し、また、ナノワイヤーの直径が小さくなるにつれ角型比が1に近づき、保磁力が増加することが判明した。これは大きなアスペクト比を有するナノワイヤー特有の形状効果および多磁区構造から単磁区構造への磁区構造の変化が主要因と考えられる。また、純Co、純Fe、Ni-Fe合金でも同様の実験を行ったところ、同様の傾向が得られた。一方、水溶液から電析可能な化合物半導体についても上述のテンプレート法による半導体ナノワイヤーの作製を試みた。ZnTe合金の最適電析条件を調査した結果、電析時の陰極電位が-0.6〜-0.7V(vs.Ag/AgCl)の時に、ZnとTeが1:1で共析する化学量論組成となることが判明した。また、電析時の電解液温度が80℃以上の場合、ZnTe(111)が優先配向した結晶性の良い電析物が得られた。分光光度計でバンドギャップを測定した結果、約1.83eVであり、電析物が半導体的性質を示すことが判明した。

我们成功地通过电沉积将纯镍纳米线生长成直径为30nm、100nm、200nm和800nm的圆柱形纳米孔的膜过滤器。对所获得的纯Ni纳米线进行SEM观察的结果发现，纳米线的形状准确地反映了模板的形状，并且具有高纵横比的形状。此外，我们制作了这些镍纳米线高密度排列的纳米线阵列电极，并测量了阴极极化曲线。结果，与扁平电极相比，表面积增加了约10倍。此外，我们还测量了Ni薄膜、直径为100 nm的Ni纳米线阵列和直径为30 nm的Ni纳米线阵列的磁化曲线。当垂直于薄膜表面施加磁场时，Ni纳米线阵列在比Ni薄膜更小的外部磁场下即可达到饱和磁化强度，并且随着纳米线直径的减小，矩形比接近1。发现矫顽力增加。这被认为主要是由于具有大纵横比的纳米线特有的形状效应以及磁畴结构从多畴结构向单畴结构的变化。还对纯Co、纯Fe和Ni-Fe合金进行了类似的实验，并得到了类似的趋势。另一方面，我们还尝试利用上述模板法制备可以从水溶液中电沉积的化合物半导体的半导体纳米线。通过研究 ZnTe 合金的最佳电沉积条件，我们发现当电沉积过程中的阴极电位为 -0.6 至 -0.7V（vs.Ag/事实证明。另外，电沉积时的电解液温度为80℃以上时，可以得到ZnTe(111)优先取向的结晶性良好的析出物。用分光光度计测量带隙的结果约为1.83eV，表明沉积物表现出半导体特性。