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其离子键合特性和多重氧化数而表现出多种物理特性，因此不仅引起了基础科学的关注，而且其在纳米器件中的应用也引起了人们的关注。控制材料的电导率和表面化学性质是化学传感器等电子设备元件实际部署的一项重要基础技术。然而，由于晶体生长过程中无意中引入了多种晶体缺陷，金属氧化物纳米线在精确控制其物理性能方面存在问题。直到去年，我们在使用气-液-固（VLS）法的单晶氧化锡纳米线晶体生长中，通过控制晶体生长界面，抑制了晶体缺陷，成功地控制了非预期的导电性能。因此，在本研究中，我们研究了晶体生长界面控制对氧化锡纳米线表面化学性质的影响。当挥发性有机分子吸附到具有受控晶体生长界面的氧化锡纳米线上时，发现它们的解吸性能显着不同。使用透射电子显微镜观察纳米线表面结构，并使用红外光谱评估吸附在纳米线表面的分子的化学键状态，结果表明，由气-固（VS）界面晶体组成的纳米线与液-固（LS）不同研究发现，纳米线与其组成的纳米线具有不同的晶面，并且表明这种晶面的差异影响分子的吸附能。这项研究的结果是重要的发现，可作为使用 VLS 方法控制氧化物纳米线的物理性能时的设计指南。

项目成果

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专利数量（0）

気液固法による単結晶金属酸化物ナノワイヤにおける電子輸送特性の結晶成長界面依存性

气-液-固法制备的单晶金属氧化物纳米线中电子传输特性对晶体生长界面的依赖性

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
安西　宇宙; 高橋　綱己; Guozhu Zhang; 金井　真樹; 長島　一樹; 柳田　剛
通讯作者：
柳田　剛

Unusual Oxygen Partial Pressure Dependence of Electrical Transport of Single-Crystalline Metal Oxide Nanowires Grown by the Vapor?Liquid?Solid Process

气液固工艺生长的单晶金属氧化物纳米线电传输的异常氧分压依赖性

DOI：
10.1021/acs.nanolett.8b04668
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
10.8
作者：
H. Anzai; T. Takahashi; M. Suzuki; M. Kanai; G. Zhang; T. Hosomi; T. Seki; K. Nagashima; N. Shibata;T. Yanagida
通讯作者：
T. Yanagida

供給酸素分圧による単結晶金属酸化物ナノワイヤの導電性・結晶成長界面の変調効果

供氧分压对单晶金属氧化物纳米线电导率和晶体生长界面的调节作用

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
安西　宇宙; 鈴木　将; 高橋　綱己; 金井　真樹; Guozhu Zhang; 細見　拓郎; 長島　一樹;柳田　剛
通讯作者：
柳田　剛

VLS法ナノワイヤ結晶成長界面設計による単結晶金属酸化物ナノ構造体の表面特性制御

VLS法纳米线晶体生长界面设计控制单晶金属氧化物纳米结构的表面性质

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
安西　宇宙; 高橋　綱己; 細見　拓郎; 金井　真樹; Guozhu Zhang; 長島　一樹;柳田　剛
通讯作者：
柳田　剛

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