CN118284578A - 仅含有纳米线的组成物 - Google Patents

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CN118284578A CN202280077976.1A CN202280077976A CN118284578A CN 118284578 A CN118284578 A CN 118284578A CN 202280077976 A CN202280077976 A CN 202280077976A CN 118284578 A CN118284578 A CN 118284578A
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长濑有理奈
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末安志织
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Abstract

本发明提供一种仅含有不以基板等载体的存在为前提的纳米线的组成物。一种仅含有纳米线的组成物，纳米线直径1nm以上、未满40nm，由Si及SiO中的至少一方构成。纳米线条长度优选为直径的3倍以上。纳米线不以基板等载体的存在为前提。

Description

仅含有纳米线的组成物
技术领域
本发明涉及一种仅含有纳米线的组成物。
背景技术
现今，纳米线作为可使半导体组件、传感器、太阳电池、锂离子电池等的性能提升的材料被关注。前述的纳米线被利用于各种用途。例如，专利文献1中记载了一种在含硅的复数个独立粒子配置含硅的复数个硅纳米线，构成硅纳米线互相缠绕的硅纳米线网络，使独立粒子及硅纳米线网络储存锂的电气化学组件的电极材料。
硅纳米线网络将独立粒子与独立粒子相连而存在，独立粒子的粒径为0.5～10μm左右，硅纳米线的粒径为10nm～500nm左右，形成于支承体上。
专利文献2中记载了一种太阳电池，其包含：基板；形成于基板上的第1++型多晶硅层；含有从第1++型多晶硅层成长的第1型硅纳米线的第1型硅纳米线层；形成在具备第1型硅纳米线层的基板上的本质层；及形成在本质层上的第2型掺杂层。
另外，专利文献2中记载了一硅纳米线形成方法，其包含：在基板上形成第1++型多晶硅层的第1++型多晶硅层形成步骤；在第1++型多晶硅层上形成金属薄膜层的金属薄膜层形成步骤；将金属薄膜层形成为金属纳米粒子的金属纳米粒子形成步骤；及以金属纳米粒子作成为种子，从第1++型多晶硅层使第1型硅纳米线成长的第1型硅纳米线成长步骤。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开第2008-269827号公报
专利文献2：日本特开第2010-192870号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
专利文献1的硅纳米线网络形成于支承体上，并非从支承体上独立，并不是硅纳米线网络单体。另外，专利文献2的第1型硅纳米线层形成于基板上，并不是纳米线单体。另外，若通过从基板刮落来制造纳米线单体，则会被压溃而无法收集纳米线单体。如此，现状为没有不以基板等载体的存在为前提的纳米线是以单体存在的。
本发明的目的在于提供一种仅含有不以基板等载体的存在为前提的纳米线的组成物。
用于解决技术问题的手段
为了达到前述目的，本发明的一个实施方式提供一种组成物，仅含有纳米线的组成物，纳米线直径1nm以上、未满40nm，由Si及SiO中的至少一方构成。
优选地，纳米线长度为直径的3倍以上。
发明的效果
根据本发明，能够提供不以基板等载体的存在为前提且仅含有纳米线的组成物。如此，由于纳米线为纳米线单体，因此，不需要将纳米线进行分离或抽出的作业，容易进行处理。
附图说明
图1为显示本发明的实施形态的组成物的制造装置的一例的示意图。
图2为显示本发明的实施形态的组成物的制造装置的等离子体炬的一例的部分剖面图。
图3为等离子体产生部的电源部的高频电流的波形的一例的示意图。
图4为等离子体产生部的高频电流的波形的一例的示意图。
图5为第1线圈的高频电流的波形的一例、第2线圈的高频电流的波形的一例、及原料供给的波形的一例的图表。
图6为显示使用氩气时的热平衡粒子组成的计算结果的图表。
图7为显示使用氩气与氢气时的热平衡粒子组成的计算结果的图表。
图8为实验例1的组成物的直径频率分布的图表。
图9为实验例1的组成物的XRD的图表。
图10为实验例1的组成物的SEM像的示意图。
图11为实验例1的组成物的SEM像放大显示的示意图。
图12为参考例1的组成物的直径频率分布的图表。
图13为参考例1的组成物的SEM像放大显示的示意图。
附图标记
10微粒子的制造装置(制造装置)12原料供给部13供给管14等离子体炬
14a石英管14b高频振荡用线圈14c供给口14d等离子体气体供给口
14e石英管14f冷却水15间歇供给部16室16a上游室16b下游室
18回收部18a过滤器18b真空泵20等离子体气体供给部21等离子体产生部
21a第1电源部21b第2电源部22脉冲信号产生器23保护气体供给部
24控制部30a RF电源30b整流电路30c DC-DC转换器30d高频反相器
30e阻抗整合电路30f PWM控制器32第1线圈33第2线圈34混合体
100热等离子体炎101无调变的高频电流的波形
102进行了振幅调变的高频电流的波形104第1线圈的高频电流的波形
105第2线圈的高频电流的波形106显示原料的供给的波形107、108曲线
114纳米线
具体实施方式
以下，依据附图所示的理想实施形态更详细地说明本发明的组成物。
再者，以下说明的图，仅为用来说明本发明的例子，本发明不限于以下所示的图。
图1为显示本发明的实施形态的组成物的制造装置的一例的示意图，图2为显示本发明的实施形态的组成物的制造装置的等离子体炬的一例的部分剖面图。
如图1所示的组成物的制造装置10(以下仅称为制造装置10)，为使用组成物制造用的原料，制造仅含有纳米线的组成物的装置。
仅含有纳米线的组成物用的原料，可使用例如SiO(一氧化硅)或SiOx(其中，0<x<2、x≠1)。
仅含有纳米线的组成物用的原料为例如粉体的形态，原料的粉体使用载体气体供给至制造装置10。载体气体使用例如氩气、氦气、及氩气与氧气的混合气体。
[组成物]
如上所述，组成物为仅含有纳米线，纳米线不以基板等载体的存在为前提。在组成物，由于纳米线为纳米线单体，因此，不需要将纳米线进行分离或抽出的作业，容易进行处理。因此，容易将纳米线利用于各种用途。
纳米线由Si及SiO中的至少一方构成。
<纳米线>
纳米线条直径1nm以上、未满40nm。另外，纳米线为线状的物体，比粒子长。纳米线长度优选为直径的3倍以上。若纳米线长度为直径的3倍以上，则上限值没有特别限定，例如可接受制造条件等的制约。
纳米线的直径为使用SEM(扫描型电子显微镜)，取得纳米线的复数个图像，测定从3～5幅的SEM图像随机地抽出总数500个的纳米线的直径所获得的纳米线的直径的平均值。也可以将3～5幅的SEM图像进行图像解析，测定相当于随机地抽出的总数500个纳米线的直径的区域的直径，求取直径的平均值。
另外，纳米线的长度为使用SEM，取得纳米线的复数个图像，测定从3～5幅的SEM图像随机地抽出总数500个的纳米线的长度所获得的纳米线的长度的平均值。也可以将3～5幅的SEM图像进行图像解析，测定相当于随机地抽出的总数500个纳米线的长度的区域的长度，求取长度的平均值。
再者，纳米线也可以与前述纳米粒子同样地，在表面受载或涂布碳等的构成纳米线以外的物质。
在此，仅含有纳米线是指不含纳米线以外的粒子状物、线状物。具体而言，不含纳米粒子、纳米棒。仅含有纳米线是指如后所述的图11所示的状态；在含有纳米粒子及纳米棒的情况下，如图13所示，含有纳米粒子110及纳米棒112的状态。
以下，针对纳米粒子、及纳米棒进行说明。
<纳米粒子>
纳米粒子为纳米尺寸的微粒子，粒径为100nm以下的粒子。纳米粒子的粒径，理想为10～100nm。另外，纳米粒子，理想为球状，但不限于球状。纳米粒子当例如短轴的直径设为o、长轴的直径设为β时，比β/α未满3的话，则设为纳米粒子。
纳米粒子的粒径为使用SEM(扫措型电子显微镜)，取得微粒子的复数个SEM图像，测定从3～5幅的SEM图像随机地抽出总数500个的微粒子的粒径所获得的微粒子的粒径的平均值。也可以将3～5幅的SEM图像进行图像解析，将随机地抽出的总数500个微粒子视为球体，测定相当于球体的区域的直径，求取粒径的平均值。
纳米粒子如上所述，含有比β/α未满3。因此，即使针对非球状的微粒子，也测定相当于短轴的长度、和相当于长轴的长度，求取比β/α。
再者，纳米粒子也可以在表面受载或涂布碳等的构成纳米粒子以外的物质。
<纳米棒>
纳米棒直径为40nm以上80nm以下，长度为直径的3倍以上。若纳米棒长度为直径的3倍以上，则上限值没有特别限定，例如可接受制造条件等的制约。纳米棒为直径比纳米线粗的线状物体。
纳米棒的直径为使用SEM，取得纳米棒的复数个SEM图像，测定从3～5幅的SEM图像随机地抽出总数500个的纳米棒的直径所获得的纳米棒的直径的平均值。也可以将3～5幅的SEM图像进行图像解析，测定相当于随机地抽出的总数500个纳米棒的直径的区域的直径，求取直径的平均值。
另外，纳米棒的长度为使用SEM，取得纳米棒的复数个图像，测定从3～5幅的SEM图像随机地抽出总数500个的纳米棒的长度所获得的纳米棒的长度的平均值。也可以将3～5幅的SEM图像进行图像解析，测定相当于随机地抽出的总数500个纳米棒的长度的区域的长度，求取长度的平均值。
再者，纳米棒也可以与前述纳米粒子同样地，在表面受载或涂布碳等的构成纳米棒以外的物质。
(组成物的制造装置)
以下，针对图1所示的制造装置10，更具体地说明。
如图1所示的制造装置10具有：原料供给部12、等离子体炬14、室16、回收部18、等离子体气体供给部20、等离子体产生部21、脉冲信号产生器22、保护气体供给部23、及控制部24。控制部24为用来控制制造装置10的各构成部的构件。
原料供给部12经由中空状的供给管13连接于等离子体炬14。
另外，在原料供给部12与等离子体炬14之间，如后所述，设有间歇供给部15。原料供给部12经由供给管13连接于设在等离子体炬14的上部的间歇供给部15。
在等离子体炬14的下方设有室16，在室16设有回收部18。等离子体产生部21连接于等离子体炬14，如后所述，通过等离子体产生部21，使得在等离子体炬14的内部产生热等离子体炎100(参照图2)。
原料供给部12为用来将组成物用的原料供给至在等离子体炬14的内部所产生的热等离子体炎100中。若原料供给部12可将组成物用的原料供给至热等离子体炎100中，则没有特别限定。
在对组成物用的原料(以下，将组成物用的原料也仅称为原料)使用SiO或SiOx的粉末的情况下，当对等离子体炬14内的热等离子体炎100中供给原料时，需要将原料分散成粒子状。因此，例如原料分散于载体气体而呈粒子状进行供给。在此情况，例如原料供给部12将粉末的原料维持为分散状态，并且以定量的方式将原料以粒子状态供给至等离子体炬14内部的热等离子体炎100中。作为具有这样功能的原料供给部12，可利用例如日本专利第3217415号公报、及日本特开2007-138287号公报所揭示的装置。
例如，原料供给部12具有例如储存原料的粉末的储存槽(未图示)；定量搬运原料的粉末的螺旋供料器(未图示)；在通过螺旋供料器进行搬运后的原料的粉末最终被散布之前，将其分散为粒子的状态的分散部(未图示)；及载体气体供给源(未图示)，与自载体气体供给源被施加按压压力的载体气体一同，原料的粉末经由供给管13供给至等离子体炬14内的热等离子体炎100中。
原料供给部12，如果能够防止原料的粉末的凝聚，在维持分散状态的情况下，将原料的粉末以分散为粒子状的状态散布至等离子体炬14内，则其结构没有特别限定。载体气体例如除了氩气(Ar气)以外，可使用氦气、及氩气与氧气的混合气体。
例如，组成物用的原料如上所述，为例如SiO或SiOx，可使用例如SiO或SiOx的粉末。SiO或SiOx的粉末，为了容易在热等离子体炎中蒸发，将其平均粒子径加以适宜设定。SiO或SiOx的粉末的平均粒子径，在以例如d50计为100μm以下，优选为10μm以下，更优选为5μm以下。
SiO或SiOx的粉末的平均粒子径即d50为粒径频率分布的中位数。
等离子体炬14为在内部产生热等离子体炎100，将通过原料供给部12所供给的原料经由热等离子体炎100蒸发，成为气相状态的混合体34。
如图2所示，等离子体炬14由石英管14a、设在石英管14a的外表面且卷绕在等离子体炬14的外侧的高频振荡用线圈14b所构成。在等离子体炬14的上部，供给管13插入的供给口14c设在其中央部，等离子体气体供给口14d形成于其周边部(同一圆周上)，例如，粉末状的原料、氩气等的载体气体通过供给管13而供给至等离子体炬14内。
等离子体气体供给口14d通过例如未图示的配管连接有等离子体气体供给部20。等离子体气体供给部20为经由等离子体气体供给口14d，对等离子体炬14内供给等离子体气体的构件。作为等离子体气体，例如氩气及氢气等可单独或适宜组合使用。
再者，除了等离子体气体供给部20以外，在等离子体炬14内也可以设置供给保护气体的保护气体供给部23。作为保护气体，例如氩气及氢气等可单独或适宜组合使用。等离子体气体供给部20与保护气体供给部23，仅气体种类不同，基本上为相同结构。
使用于等离子体气体或保护气体的氢气的比焓大、热传导率大。通过将氢气混合于等离子体气体或保护气体，可期待原料粉体的蒸发效率提升，另外，可获得将原料蒸发蒸气的氧予以还原的效果。
另外，等离子体炬14的石英管14a的外侧被形成为同心圆状的石英管14e所包围，在石英管14a与14e之间使冷却水14f循环而将石英管14a进行水冷，防止因在等离子体炬14内所产生的热等离子体炎100造成石英管14a变得过高温。
间歇供给部15设在原料供给部12与等离子体炬14之间，连接于供给管13。另外，间歇供给部15连接于脉冲信号产生器22。
间歇供给部15使用例如螺线管阀(电磁阀)，间歇供给部15为将原料的供给量进行时间调变。间歇供给部15基于从脉冲信号产生器22所输出的脉冲信号，控制螺线管阀的开闭。
再者，在从螺线管阀打开后到实际上原料被搬运而热等离子体炎100中的原料的供给量变多为止需要花费时间，因此，需要预计该搬运时间所花费的时间，而控制螺线管阀等。
间歇供给部15，除了螺线管阀以外，也可以使用球形阀。在此情况，也基于自脉冲信号产生器22所输出的脉冲信号，控制球形阀的开闭。与螺线管阀同样地，由于在球形阀打开后实际上原料被搬运，因此，需要预计搬运时间所花费的时间，控制球形阀。
等离子体产生部21如上所述，为在等离子体炬14的内部使热等离子体炎100产生的构件。等离子体产生部21具有：包围等离子体炬14的周围的第1线圈32；包围等离子体炬14的周围的第2线圈33；对第1线圈32供给高频电流的第1电源部21a；及对第2线圈33供给高频电流的第2电源部21b。对第1线圈32供给的高频电流也称为第1线圈电流，对第2线圈33供给的高频电流，也称为第2线圈电流。
第1线圈32与第2线圈33排列配置于等离子体炬14的长度方向上，第2线圈33设在第1线圈32的下方。
第1电源部21a及第2电源部21b均为高频电源，且互相独立。另外，为了减低第1线圈32与第2线圈33之间的磁性结合，优选使第1电源部21a的高频电流的频率与第2电源部21b的高频电流的频率不同。藉此，可抑制对互相的电源部的影响。
再者，通过第1线圈32与第2线圈33，构成高频振荡用线圈14b。第1线圈32的卷绕数及第2线圈33的卷绕数没有特别限定，根据制造装置10的规格加以适宜决定。第1线圈32及第2线圈33的材质也没有特别限定，根据制造装置10的规格加以适宜决定。
在等离子体产生部21中，可通过使用2个线圈与2个独立的电源部，构成感应热等离子体的串联构造。通过构成感应热等离子体的串联构造，可生成对等离子体炬14的轴方向长的高温场。通过利用前述较长的高温场，可使高熔点材料完全地蒸发。再者，将热等离子体炎在预定时间间隔周期性地作成为高温状态、和温度比该高温状态低的低温状态，即，将热等离子体炎的温度状态进行时间调变称为调变感应热等离子体炎。
等离子体产生部21对例如第1线圈32及第2线圈33中的至少一方，供给未进行振幅调变的无调变的高频电流(参照图3)。
另外，等离子体产生部21对第1线圈32及第2线圈33中的至少一方，供给进行了振幅调变的高频电流(参照图4)，例如若对第1线圈32供给无调变的高频电流(参照图3)，对第2线圈33供给进行了振幅调变的高频电流(参照图4)，则在等离子体炬14的内部产生热等离子体炎100。通过供给至第2线圈33的进行了振幅调变的高频电流，能够改变热等离子体炎100的温度，进而控制等离子体炬14的内部的温度。
热等离子体炎100的温度状态被时间调变，使得热等离子体炎100的温度状态周期性地形成为高温状态、和温度比高温状态低的低温状态。
再者，通过对第1线圈32供给无调变的高频电流而产生热等离子体炎100，能使热等离子体炎100稳定，即使将朝第2线圈33供给的高频电流进行调变，也能够抑制热等离子体炎100变得不稳定。藉此，即使在例如大量的原料被供给至热等离子体炎100的情况下，也可以抑制热等离子体炎100的温度降低。
在等离子体产生部21中，对第1线圈32及第2线圈33的高频电流的供给，可为供给未进行振幅调变的无调变的高频电流(参照图3)及进行了振幅调变的高频电流(参照图4)的任一者，该组合没有特别限定。
在此，图3为等离子体产生部的电源部的高频电流的波形的一例的示意图，图4为等离子体产生部的高频电流的波形的一例的示意图。
图3为显示前述未进行振幅调变的无调变的高频电流的波形101，振幅为恒定，振幅不会改变。图4为显示前述进行了振幅调变的高频电流的波形102，振幅为相对于时间周期性地调变。图4显示矩形波振幅调变。振幅调变不限于如图4所示的矩形波振幅调变，除此以外，当然也可以使用由包含三角波、锯齿波、倒锯齿波、或正弦波等的曲线的反复波所构成的波形。
在进行了振幅调变的高频电流，将电流振幅的高值设为HCL(Higher CurrentLevel)、电流振幅的低值设为LCL(Lower Current Level)，在调变一个周期中，将取得HCL的时间定义为开时间、取得LCL的时间定义为关时间。且，将一周期的开时间的比率(开时间/(开时间+关时间)×100(％))作为负载比(DF)。另外，振幅的比(LCL/HCL×100(％))作为电流调变率(SCL)。电流调变率(SCL)显示电流振幅的调变程度，100％SCL显示无调变状态，0％SCL显示电流振幅最大幅度地调变。在0％SCL，在关时间，即，如后所述，高频电流的电流振幅低的区域，高频电流的电流值为OA(安培)。振幅调变若为0％SCL以上、未满100％SCL，则没有特别限定，但是，由于接近0％SCL则调变程度高，即，振幅的调变大，因此，0％SCL最佳。
再者，开时间(参照图4)为高频电流的电流振幅高的区域，关时间(参照图4)为高频电流的电流振幅低的区域。另外，前述的开时间、关时间、及1循环，均优选为从微秒到数秒级。
等离子体炬14内的压力环境，可根据微粒子的制造条件加以适宜决定。例如，大气压以下。在此，针对大气压以下的环境，没有特别限定，但是，能够设为例如5Torr(666.5Pa)～750Torr(99.975kPa)。
如图1所示，室16是从接近等离子体炬14侧起，上游室16a安装于与等离子体炬14同轴方向。另外，设置与上游室16a垂直的下游室16b，进一步在下游设置具备用来捕捉微粒子的期望的过滤器18a的回收部18。在制造装置10中，微粒子的回收场所为例如过滤器18a。
室16作为冷却槽发挥功能，在室16内，生成组成物(未图示)，即，纳米线。
回收部18具备：具有过滤器18a的回收室；及经由设在此回收室内下方的管相连接的真空泵18b。
从室16所输送的微粒子通过以前述的真空泵18b吸引，将微粒子吸入至回收室内，微粒子在停留于过滤器18a的表面的状态下被回收。
具体地说明关于等离子体产生部21的第1电源部21a及第2电源部21b。
由于第1电源部21a与第2电源部21b为相同结构，因此，针对第1电源部21a进行说明，关于第2电源部21b则省略其详细的说明，
第1电源部21a与第2电源部21b如图1所示，具有RF电源30a、整流电路30b、DC-DC转换器30c、高频反相器30d、阻抗整合电路30e、及PWM(Pulse Width Modulation)控制器30f。
RF电源30a作为输入电源发挥功能，使用例如三相交流电源。
整流电路30b为进行交流-直流转换的构件，使用例如三相全波整流电路。
DC-DC转换器30c为使输出电压值改变的构件，使用例如IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，
高频反相器30d为将直流转变为交流的构件，具有调变电流的振幅的功能，能够将线圈电流进行振幅调变。高频反相器30d使用例如MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField EffectTransistor)反相器。
高频反相器30d在输出侧连接有阻抗整合电路30e。阻抗整台电路30e例如由电容器、共振线圈构成的串联共振电路所构成，以包含等离子体负载的负载阻抗的共振频率成为高频反相器30d的驱动频率区域内的方式进行阻抗匹配。
PWM控制器30f是通过基于在脉冲信号产生器22所产生的脉冲控制信号的调变信号将电流振幅进行调变的构件，例如具有FET栅极信号电路(未图标)。PWM控制器30f连接于DC-DC转换器30c。另外，PWM控制器30f连接于脉冲信号产生器22。
在此，脉冲信号产生器22为产生用来对维持高频调变感应热等离子体的线圈电流的振幅施加矩形波调变的脉冲控制信号的构件。在PWM控制器30f，从脉冲控制信号，获得用来将电流振幅进行调变的调变信号。
PWM控制器30f将基于在脉冲信号产生器22所产生的脉冲控制信号的调变信号供给至DC-DC转换器30c，例如将IGBT切换，藉此将电流振幅进行调变。如此，在第1电源部21a，通过基于脉冲信号产生器22的脉冲控制信号的调变信号，将线圈电流进行振幅调变而使振幅相对地变大或变小，例如可如图4所示，将线圈电流进行脉冲调变。可通过将线圈电流进行脉冲调变，将热等离子体炎100以预定时间间隔周期性地作成为高温状态和温度比该高温状态低的低温状态。在等离子体产生部21中，也可以通过对高频振荡用线圈14b仅供给高频电流，产生温度状态下会改变的热等离子体炎。
在间歇地供给原料的情况下，可与热等离子体炎100的高温状态同步而供给原料，使原料在高温状态下完全地蒸发而作成为气相状态的混合体34(参照图2)。
再者，第1电源部21a使用例如三相交流电源作为输入电源，通过三相全波整流电路，进行交流-直流转换后，通过DC-DC转换器30c使该输出值改变。另外，高频反相器30d将由整流电路30b所获得并经过DC-DC转换器30c的直流电流转换为交流电流。如上所述，通过将基于脉冲控制信号的调变信号供给至DC-DC转换器30c，再将IGBT切换，使反相器输出，即，线圈电流被振幅调变(AM调变)。通过阻抗整合电路30e，如上所述，以包含等离子体负载的负载阻抗的共振频率成为高频反相器30d的驱动频率区域内的方式进行阻抗匹配。
另外，第2电源部21b与第1电源部21a相同的结构，与第1电源部21a同样地可将线圈电流进行脉冲调变。另外，第1电源部21a与第2电源部21b也可以将线圈电流作成为无调变。在此情况，例如从脉冲信号产生器22不输入脉冲控制信号。
在此，图5为第1线圈的高频电流的波形的一例、第2线圈的高频电流的波形的一例、及原料供给的波形的一例的图表。在图5中，符号104显示第1线圈的高频电流的波形，符号105显示第2线圈的高频电流的波形，符号106显示原料的供给的波形。
在图5中，第1线圈的高频电流的电流值、和第2线圈的高频电流的电流值是同步改变。因此，若第1线圈的高频电流的电流值高，则第2线圈的高频电流的电流值也高；若第1线圈的高频电流的电流值低，则第2线圈的高频电流的电流值也低。当第1线圈的高频电流的电流值及第2线圈的高频电流的电流值高时，热等离子体炎100为高温状态；当第1线圈的高频电流的电流值及第2线圈的高频电流的电流值低时，热等离子体炎100为低温状态。
原料在热等离子体炎100为高温状态下进行供给，在低温状态下则不供给。藉此，可使原料有效率地蒸发，且可将蒸发蒸气冷却。再者，通过使第2线圈的高频电流的调变变大，可进一步使蒸发蒸气冷却。
(组成物的制造方法)
以下，针对使用前述的制造装置10的组成物的制造方法进行说明。组成物的制造方法，不限于使用制造装置10。
首先，作为组成物的原料的粉末，准备例如d50为5μm的SiO或SiOx的粉末。
对等离子体气体使用例如氩气，在高频振荡用线圈14b(参照图2)施加高频电压，让等离子体炬14内产生热等离子体炎100。
其次，作为载体气体，使用例如氩气，将SiO或SiOx的粉末进行气体搬运，经由供给管13供给至等离子体炬14内的热等离子体炎100中。此时，作为保护气体，供给氢气。
在等离子体炬14内产生热等离子体炎，但是，此时，第1线圈未将线圈电流进行调变，不过，第2线圈将线圈电流进行调变，使得将热等离子体炎100的温度状态调变。此时，原料粉末也改变供给量，当热等离子体炎100的温度低的状态时，停止原料粉末的供给，当热等离子体炎100的温度高的状态时，供给原料粉末而使原料粉末蒸发。
被供给的SiO或SiOx的粉末，在热等离子体炎100中蒸发，形成为气相状态的混合体34(参照图2)，在室16内，生成由Si及SiO中的至少一方构成的纳米线，获得含有纳米线的组成物。对此，推测为通过在保护气体使用氢气，使得SiO或SiOx的蒸发及冷却过程改变，获得形状不同的生成材料，即，纳米线，另外，在室16内所获得的纳米线不以基板等载体的存在为前提，如上所述，通过真空泵18b的来自于回收部18的负压(吸引力)，被回收部18的过滤器18a捕捉。纳米线并非是固定在基板上的形态，纳米线为单体。因此，纳米线不需要进行分离或抽出为纳米线单体的作业，容易进行处理，可将纳米线容易利用于各种的用途。
以下，针对生成纳米粒子、纳米棒及纳米线的机制进行说明。具体而言，针对SiO为材料的核生成机制进行热力学讨论。
图6为显示使用氩气时的热平衡粒于组成的计算结果的图表，图7为显示使用氩气与氢气时的热平衡粒子组成的计算结果的图表。
图6为显示组成比为98mol％Ar+2mol％SiO、压力300torr(≒40kPa)时的粒子组成的计算结果。此组成比为模拟在氩气的ICTP(电感耦合型热等离子体)内导入SiO原料的情况的纳米材料生成时的气体混合比。
从图6可知，在对超过10000K的热等离子体导入SiO原料的情况下，Si-O键结被切断，生成Si及O原子。从此，热等离子体的温度下降，当形成为温度5000K以下时，从Si原子与O原子，主要逐渐生成气相SiO并且也存在有气相Si。可以认为，分别生成核，进行生成Si纳米粒子及SiO纳米粒子。
相对于此，图7显示对于Ar-H-O-Si系蒸气的热平衡粒子组成的计算结果，显示组成比为90mol％Ar+1mol％SiO+9mol％H2、压力300torr(≒40kPa)时的粒子组成的计算结果。此组成比为模拟在氩气与氢气的ICTP(电感耦合型热等离子体)内导入SiO原料的情况的纳米材料生成时的气体混合比。
从图7可知，当热等离子体的温度从10000K降低至5000K时，逐渐生成气相SiO并且也存在有气相Si。也可知，从此，热等离子体的温度进一步下降，即使成为3000K以下，气相Si与气相SiO一同也有更大量残留。并且，在混合有氢气的热等离子体条件下，温度梯度变大是已知的，因此，可考虑蒸气温度进一步急剧地下降。并且，通过将线圈电流进行调变，使温度梯度变得更大，因此，可考虑蒸气温度进一步急剧地下降。因此，可以认为，与在氩气的ICTP(电感耦合型热等离子体)内导入SiO原料的情况下相比，在氩气与氢气的ICTP(电感耦合型热等离子体)内导入SiO原料而将线圈电流进行调变的情况下，Si的均一核生成更多。另外，可以认为，由于产生更多的Si的核与温度梯度的改变，促进SiO朝特定方向的成长，进而生成纳米线。
(用途)
含有纳米粒子、和纳米棒与纳米线的组成物，作为用途，可举出例如以锂离子电池的负极材料、作为电子皮肤发挥功能的传感器为首的可挠性设备、太阳电池、数据储存设备及发光二极管等。
本发明基本上为如以上所构成。以上，详细说明了关于本发明的混合物的制造装置及混合物的制造方法，但本发明不限于前述实施形态，在不超出本发明的技术思想范围内，能够进行各种改良或变更等。
[实施例]
以下，关于本发明的组成物，更具体地说明。
在本实施例，尝试进行仅含有纳米线的组成物的制造(实验例1)。仅含有纳米线的组成物使用如图1所示的制造装置10制备。以下显示制造条件。
作为制造条件，使用为d50为5μm的SiO粉末。SiO的粉体的平均粒径为以粒度分布计测定到的值。
再者，d50为SiO的粉末的粒径频率分布的中位数。
关于原料供给，载体气体使用Ar气，与载体气体一同，以1.53g/分钟进行供给。如后所述，将等离子体进行调变，当等离子体为高温状态时供给原料，当等离子体为低温状态时停止原料的供给。
再者，载体气体的流量设为4L/分钟(标准状态换算)。
保护气体使用Ar气与氢气，将Ar气的流量设为90L/分钟(标准状态换算)，将H2气体的流量设为1.5slpm(＝1.5L/分钟(标准状态换算))；将朝第1线圈的平均输入设为15kW恒定，频率设为400kHz；将朝第2线圈的平均输入设为10kW，频率设为200kHz。
再者，第1线圈为8卷绕，第2线圈为8卷绕。室内的压力设为300torr(≒40kPa)，调变循环设为15ms。
上述的保护气体作为等离子体气体发挥功能。再者，未使用急冷气体。
在实验例1，将等离子体进行了调变。第1线圈电流设为无调变，但是，在第2线圈电流，将负载比(DF)设为66％、电流调变率(SCL)设为10％。
针对实验例1，取得4幅SEM图像，从4幅SEM图像随机地抽出总数500个的线状物体，针对500个线状物体，分别测定相当于直径的区域的直径。其结果，获得如图8所示的直径频率分布。图8为实验例1昀组成物的直径频率分布的图表。如图8所示的曲线108，显示线状物体的计数。
实验例1为如图8所示，平均直径d为12.8nm，d50为12.0nm，标准偏差σ为5.9nm，再者，d50显示直径的值，前述的d50为直径频率分布的中位数。
实验例1为如图8所示，直径为1nm以上、未满40nm的范围。从图8的曲线108也可知，实验例1没有直径为40nm以上的。由这些可以推定实验例1含有复数种类纳米材料的可能性低，可获得直径较均一的线状材料即纳米线。
关于实验例1，使用XRD(X射线衍射法)，实施结晶构造的解析。其结果如图9所示。图9为实验例1的组成物的XRD的图表。
如图9所示的XRD频谱，以Si(111)的峰值作为1加以规格化。在实验例1，由于可观察到Si(111)等的Si结晶的峰值，因此，局部地产生Si结晶。在实验例1，Si结晶的峰值小，非晶的比例生成较多。
另外，在如图10及图11所示的SEM像，确认到线状物体，可确认到实验例1获得含有纳米线114的组成物。再者，图10为实验例1的组成物的SEM像的示意图，图11为实验例1的组成物的SEM像放大显示的示意图。
从如前述的图8所示的直径的范围(1nm以上、未满40nm)、和如图10及图11所示的SEM像，实验例1仅含有纳米线的组成物。在此组成物，不需要进行纳米线的分离或抽出。另外，图9显示纳米线是由Si构成的。
为了与实验例1进行比较，以下，针对参考例1进行说明，参考例1为除了纳米线以外，还含有纳米粒子及纳米棒的组成物。参考例1具有如图12所示的直径频率分布。如图12所示的曲线107，显示参考例1的线状物体的计数。参考例1为平均直径d为31.8nm，d50为23.0nm，标准偏差σ为19.3nm。再者，d50显示直径的值。
再者，参考例1与实验例1相比，除了将第2线圈电流作成为无调变点以外，其余与实验例1相同的方式制作。
另外，从图13所示的SEM像可知，参考例1包含纳米粒子110、纳米棒112及纳米线114。
在仅含有纳米线的实验例1的直径频率分布(参照图8)、和含有纳米粒子、纳米棒及纳米线的参考例1的直径频率分布(参照图12)中，直径频率分布明显不同，在实验例1与参考例1，组成物所含有的物也明显不同。
且，从图11的实验例1的SEM像和图13的参考例1的SEM像可知，实验例1的结构与含有纳米粒子110、纳米棒112及纳米线114的参考例1明显不同。

Claims (2)

1.一种组成物，仅含有纳米线，所述纳米线为直径1nm以上、未满40nm，由Si及SiO中的至少一方构成。
2.如权利要求1所述的组成物，其特征在于，所述纳米线长度为直径的3倍以上。
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