自己組織化酸化物ナノ構造体を用いた熱電素子の創製

使用自组装氧化物纳米结构创建热电器件

基本信息

批准号：
22651041
负责人：
柳田剛
金额：
$ 1.45万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに我々が構築したVLS反応ナノワイヤ形成法を用いて、従来技術では困難な酸化物ナノワイヤ構造化を検討した。第一のアプローチとしてコアシェルヘテロナノワイヤ構造体を活用し、コアとして金触媒を介したVLS結晶成長により酸化物ナノワイヤ(MgO)を形成し、コアナノワイヤ上にシェル構造としてNio, CoOx等を導入した。本手法では、コア材料とシェル材料の3次元的な格子整合性が必要であることがこれまでの我々の研究から明らかになっており、この観点から最適なコア材料の探索を行った。また、ヘテロ構造形成条件がシェル層の結晶性・組成に与える影響について詳細に検証した。次いで、単独元素の蒸気圧に着目をした研究を行った。結果、蒸気圧の高い元素種の酸化物ナノワイヤが実現可能であることを実験的に証明した。具体的には、SnO2, SrO, Sm2O3等の新しい酸化物ナノワイヤの創成に成功した。現在はナノワイヤヘテロ界面における原子混合を活用した手法を用いて、コアとして金触媒を介したSrOナノワイヤを酸化物VLS法により形成し、コアナノワイヤ上にシェル構造としてTiO_x層を導入し、その後、熱処理を行うことでヘテロ界面における原子混合を発現させ、単結晶SrTiO_3ナノワイヤ構造体を創製することを試みている。本手法では、ナノワイヤの形成条件の探索、熱処理に伴う原子混合の制御及びSrとTi組成の制御が重要な検討課題となる。上記両手法の妥当性を、作製されたナノワイヤの結晶性、組成分析、微細構造等をXRD及びHRTEM-EDS等を用いて比較解析することで検証しつつある。

使用我们开发的VLS反应纳米线形成方法，我们研究了氧化物纳米线的结构，这在传统技术中是困难的。作为第一种方法，我们利用核壳异质纳米线结构，通过金催化剂通过VLS晶体生长形成氧化物纳米线（MgO）作为核，并在核上引入Nio、CoOx等作为壳结构纳米线。我们之前的研究表明，这种方法需要核和壳材料之间的三维晶格匹配，我们从这个角度寻找最佳的核材料。我们还详细研究了异质结构形成条件对壳层结晶度和组成的影响。接下来，我们重点研究了各个元素的蒸气压。结果，我们通过实验证明可以制造具有高蒸气压的元素种类的氧化物纳米线。具体来说，我们成功地创造了新的氧化物纳米线，如 SnO2、SrO 和 Sm2O3。目前，我们采用的方法是利用纳米线异质界面处的原子混合，通过氧化物VLS方法通过金催化剂形成SrO纳米线作为核心，在核心纳米线上引入TiO_x层作为壳结构，然后进行热处理。我们试图通过在异质界面处表达原子混合来创建单晶 SrTiO_3 纳米线结构。在该方法中，需要考虑的重要问题是寻找纳米线形成条件、热处理过程中原子混合的控制以及Sr和Ti成分的控制。通过使用 XRD、HRTEM-EDS 等对制备的纳米线的结晶度、成分分析、微观结构等进行比较分析，验证了上述两种方法的有效性。