界面エンジニアリングによる単結晶酸化物ナノワイヤの電子輸送制御とナノデバイス応用

通过界面工程和纳米器件应用控制单晶氧化物纳米线的电子传输

基本信息

批准号：
17J05117
负责人：
安西宇宙
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

単結晶金属酸化物ナノワイヤはイオン結合性や複数の酸化数に起因する多彩な物性を呈することから，基礎科学のみならずナノデバイスへの応用展開が注目されている．化学センサを始めとした電子デバイス素子として実用展開するにあたり，材料が有する電気伝導特性や表面科学特性を制御することは必要不可欠な要素技術である．しかし金属酸化物ナノワイヤは，結晶成長中における意図しない広義の結晶欠陥導入により，その精密な物性制御に課題がある．前年度までに，気液固(VLS)法を用いた単結晶酸化スズナノワイヤ結晶成長において，結晶成長界面制御がもたらす結晶欠陥抑制により，意図しない電気伝導特性の制御に成功している．そこで本研究では，結晶成長界面制御が酸化スズナノワイヤ表面化学特性へ及ぼす影響について研究を行った．結晶成長界面を制御した酸化スズナノワイヤに揮発性有機分子を吸着させたところ，その脱離特性が有意に異なることが判明した．透過電子顕微鏡によるナノワイヤ表面構造観察や，赤外分光分析を用いたナノワイヤ表面吸着分子の化学結合状態評価から，気固(VS)界面結晶から構成されるナノワイヤは，液固(LS)界面結晶から構成されるナノワイヤとは異なる結晶面を呈していることが判明し，この結晶面の違いが分子の吸着エネルギーへ影響を及ぼすことが示唆された．本研究結果は，VLS法を用いた酸化物ナノワイヤの物性制御を行う際における設計指針となる重要な知見である．

单晶金属氧化物纳米线由于离子粘结和多种氧化数字而表现出各种物理特性，因此它们在纳米版本中的应用不仅吸引了对基础科学的关注，而且还吸引了它们在纳米电视上的应用。当材料的电导率和表面科学特性实际上将其作为电子设备元素（例如化学传感器）部署时，是必不可少的元素技术。然而，由于在晶体生长过程中在广泛的意义上引入了晶体缺陷，因此金属氧化物纳米线具有精确的物理特性问题。到上一年，在使用气体液体固体（VLS）方法的单晶锡氧化物纳米线晶体生长中，通过抑制由晶体生长界面控制导致的晶体缺陷来实现对电导率特性的意外控制。因此，在这项研究中，我们研究了晶体生长界面控制对氧化锡纳米线表面化学特性的影响。当将挥发性有机分子吸附在具有控制晶体生长界面的锡氧化物纳米线上时，发现它们的解吸特性显着差异。 Observation of the surface structure of nanowires using transmission electron microscopy and evaluation of chemical bond states of nanowire surface adsorbed molecules using infrared spectroscopy revealed that nanowires made up of gas-solid (VS) interface crystals exhibit crystals different crystal planes than nanowires made up of liquid-solid (LS) interface crystals, suggesting that the difference in crystal planes affects the分子的吸附能。这项研究的结果是重要的知识，在使用VLS方法控制氧化物纳米线的物理特性时，它是设计指南。

项目成果

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TRUE VAPOR-LIQUID-SOLID PROCESS SUPRESSES UNINTENTIONAL CARRIER DOPING OF SINGLE CRYSTALLINE METAL OXIDE NANOWIRES

真正的气-液-固工艺可抑制单晶金属氧化物纳米线的无意载流子掺杂

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiroshi Anzai;Masaru Suzuki;Kazuki Nagashima;Masaki Kanai;Zetao Zhu;Yong He;Mickael Boudot;Guozhu Zhang;Tsunaki Takahashi;Katsuichi Kanemoto;Takehito Seki;Naoya Shibata;Takeshi Yanagida
通讯作者：
Takeshi Yanagida

True Vapor-Liquid-Solid Process Suppresses Unintentional Carrier Doping of Single Crystalline Metal Oxide Nanowires