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ナノワイヤー及び混合ナノワイヤー並びに混合ナノワイヤーの製造方法

国内特許コード P08A013768
掲載日 2008年10月7日
出願番号 特願2005-321087
公開番号 特開2007-126334
登録番号 特許第4706078号
出願日 平成17年11月4日(2005.11.4)
公開日 平成19年5月24日(2007.5.24)
登録日 平成23年3月25日(2011.3.25)
発明者
  • 板東 義雄
  • ウィン・ロンウェイ
  • デミトリー・ゴルバーグ
出願人
  • 独立行政法人物質・材料研究機構
発明の名称 ナノワイヤー及び混合ナノワイヤー並びに混合ナノワイヤーの製造方法
発明の概要

【課題】酸化亜鉛及びゲルマニウムナノワイヤーで構成されている一次元ヘテロ構造体の、二軸ナノワイヤー及び同軸ナノワイヤーと、それらを混合した混合ナノワイヤー及びその製造方法を提供する。
【解決手段】酸化ゲルマニウム粉末とゲルマニウム粉末の混合物をグラファイト製坩堝に入れ、不活性ガスを流しながら加熱してゲルマニウムナノワイヤーを製造する。その後、生成したゲルマニウムナノワイヤーと酸化亜鉛粉末を不活性ガス気流中で加熱することで、酸化亜鉛とゲルマニウとが軸方向に接合している二軸ナノワイヤーと、ゲルマニウムからなる中心部とこの中心部を囲む酸化亜鉛からなる円筒部とから構成される第一の同軸ナノワイヤーと、酸化亜鉛からなる中心部とこの中心部を囲むゲルマニウムからなる円筒部とから構成される第二の同軸ナノワイヤーと、からなる混合ナノワイヤーが得られる。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


酸化亜鉛は、紫外発光体、バリスター、透明な高電力エレクトロニクスデバイス、電界効果トランジスター、表面弾性波デバイス、圧電変換機、ガス検知素子、表示装置や太陽電池の窓材などとして広く注目されている。
酸化亜鉛-酸化亜鉛マグネシウムヘテロ接合体、酸化亜鉛-酸化インジウムコアシェルナノ構造体、酸化亜鉛-亜鉛ナノケーブルのような一次元の酸化亜鉛を含むヘテロ構造体に関して、幾つか知られている(例えば、非特許文献1~3参照)。最近、酸化亜鉛-窒化ガリウムヘテロ接合体、酸化亜鉛-珪酸亜鉛コアシェルヘテロ構造体なども知られるようになった(例えば、非特許文献4 ,5参照)。
一方、IV族半導体のゲルマニウムのナノワイヤーは、化学的気相成長法で製造されて
いる(例えば、非特許文献6~9参照)。
ゲルマニウムヘテロ構造体としては、珪素-ゲルマニウムナノワイヤー、ゲルマニウム-酸化ゲルマニウム、ゲルマニウム-酸化ケイ素、ゲルマニウム-炭素の同軸一次元体が知られている(例えば、非特許文献10~13参照)。




【非特許文献1】W.I.Park他、Adv.Mater.、15巻 526頁、2003年

【非特許文献2】J.Y.Lao 他、Nano.Lett.、2 巻1287頁、2002年

【非特許文献3】X.Y.Kong他、J.Phys.Chem.B 、 108巻 570頁、2004年

【非特許文献4】S.J.An他、Appl.Phys.Lett. 、84巻3612頁、2004年

【非特許文献5】X.D.Wang他、Adv.Mater.、16巻1215頁、2004年

【非特許文献6】T.I.Kamins他、Nano Lett. 、 4巻 503頁、2004年

【非特許文献7】Y.Wu他、Chem.Mater. 、12巻 605頁、2000年

【非特許文献8】Y.Wu他、J.Am.Chem.Soc.、 123巻3165頁、2001年

【非特許文献9】M.P.Halsall 他、Appl.Phys.Lett. 、81巻2448頁、2002年

【非特許文献10】L.J.Lauhon他、Nature、 420巻57頁、2002年

【非特許文献11】Y.F.Zhang 他、Phys.Rev. B61巻4518頁、2000年

【非特許文献12】X.M.Meng他、Appl.Phys.Lett. 、83巻2241頁、2003年

【非特許文献13】Y.Wu他、Appl.Phys.Lett. 、77巻43頁、2000年

産業上の利用分野


本発明は、新規な微小半導体装置の部品に利用可能な、高度に結晶化したナノワイヤー、さらに詳しくは、酸化亜鉛ナノワイヤーとゲルマニウムナノワイヤーとが軸方向に接合している二軸ナノワイヤー、ゲルマニウムからなる中心部とこの中心部を囲む酸化亜鉛からなる円筒部とから構成される同軸ナノワイヤー、酸化亜鉛からなる中心部とこの中心部を囲むゲルマニウムからなる円筒部とから構成される同軸ナノワイヤーと、これらを混合してなる混合ナノワイヤー、並びにその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
酸化亜鉛ナノワイヤーとゲルマニウムナノワイヤーとが軸方向に接合した単結晶でなる二軸ナノワイヤー。

【請求項2】
ゲルマニウムからなる中心部と該中心部を囲む酸化亜鉛からなる円筒部とから構成された単結晶でなる同軸ナノワイヤー。

【請求項3】
酸化亜鉛からなる中心部と該中心部を囲むゲルマニウムからなる円筒部とから構成された単結晶でなる同軸ナノワイヤー。

【請求項4】
酸化亜鉛ナノワイヤーとゲルマニウムナノワイヤーとが軸方向に接合した単結晶でなる二軸ナノワイヤーと、
ゲルマニウムからなる中心部と該中心部を囲む酸化亜鉛からなる円筒部とから構成された単結晶でなる第一の同軸ナノワイヤーと、
酸化亜鉛からなる中心部と該中心部を囲むゲルマニウムからなる円筒部とから構成された単結晶でなる第二の同軸ナノワイヤーと、
が混合して成る混合ナノワイヤー。

【請求項5】
前記混合ナノワイヤーが、前記二軸ナノワイヤーを約45%、前記第一の同軸ナノワイヤーを約35%、前記第二の同軸ナノワイヤーを約20%の割合で含有していることを特徴とする、請求項4に記載の混合ナノワイヤー。

【請求項6】
酸化ゲルマニウム粉末とゲルマニウム粉末との混合物を、不活性ガス気流中で加熱することにより、ゲルマニウムナノワイヤーを生成する第一工程と、
上記第一工程で生成したゲルマニウムナノワイヤーと酸化亜鉛粉末とを不活性ガス気流中で加熱することにより、酸化亜鉛ナノワイヤーとゲルマニウムナノワイヤーとが軸方向に接合している二軸ナノワイヤーと、ゲルマニウムからなる中心部と該中心部を囲む酸化亜鉛からなる円筒部とから構成される第一の同軸ナノワイヤーと、酸化亜鉛からなる中心部と該中心部を囲むゲルマニウムからなる円筒部とから構成される第二の同軸ナノワイヤーと、からなる混合ナノワイヤーを合成する第二工程と、
を含むことを特徴とする、混合ナノワイヤーの製造方法。

【請求項7】
前記不活性ガスがアルゴンガスであることを特徴とする、請求項6に記載の混合ナノワイヤーの製造方法。

【請求項8】
前記第一工程において、前記不活性ガスの流量が50~80sccmの範囲であることを特徴とする、請求項6又は7に記載の混合ナノワイヤーの製造方法。

【請求項9】
前記第二工程において、前記不活性ガスの流量が30~50sccmの範囲であることを特徴とする、請求項6~8の何れかに記載の混合ナノワイヤーの製造方法。

【請求項10】
前記第一工程において、酸化ゲルマニウム粉末とゲルマニウム粉末との重量比が、ゲルマニウム粉末1重量部に対して酸化ゲルマニウム粉末2~3重量部の範囲であることを特徴とする、請求項6に記載の混合ナノワイヤーの製造方法。

【請求項11】
前記第一工程において、前記混合物の加熱温度が1100~1200℃の範囲であることを特徴とする、請求項6に記載の混合ナノワイヤーの製造方法。

【請求項12】
前記第一工程において、前記混合物の加熱時間が1~1.3時間の範囲であることを特
徴とする、請求項6に記載の混合ナノワイヤーの製造方法。

【請求項13】
前記第二工程において、ゲルマニウムナノワイヤーと酸化亜鉛粉末との重量比が、ゲルマニウムナノワイヤー1重量部に対して酸化亜鉛粉末10~12.5重量部の範囲であることを特徴とする、請求項6に記載の混合ナノワイヤーの製造方法。

【請求項14】
前記第二工程において、ゲルマニウムナノワイヤーと酸化亜鉛粉末との加熱温度が、1150~1250℃の範囲であることを特徴とする、請求項6に記載の混合ナノワイヤーの製造方法。

【請求項15】
前記第二工程の加熱時間が0.8~1.2時間の範囲であることを特徴とする、請求項6に記載の混合ナノワイヤーの製造方法。
産業区分
  • 無機化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005321087thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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