JP2004238271A - 二酸化スズナノリボンとその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スズ粉と硝酸第二鉄の混合物をアルゴン気流中で1000〜1200℃に加熱して、長さ数十μmの主軸に対し、直角に枝分かれする形状を有する二酸化スズナノリボンを製造する。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、二酸化スズナノリボンとその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、オプトエレクトロニクスデバイス、ガス漏れセンサー、透明導電膜等に利用されている二酸化スズの新しい形状を有する二酸化スズナノリボンとその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
二酸化スズは、バンドギャップが3.6eVのn−型半導体であり、オプトエレクトロニクスデバイス、ガス漏れ検知センサー、透明導電膜等に利用されている機能性材料である。
【0003】
この二酸化スズのナノワイヤー若しくはナノロッドは、熱酸化法、溶融塩合成法等により製造されている(たとえば、非特許文献1、2参照)。
【0004】
また、最近、スズと一酸化スズの混合物若しくは二酸化スズを出発原料とし、断面長方形形状を有するナノリボン若しくはナノベルトを合成する方法が提案されてもいる(たとえば、非特許文献3参照)。
【0005】
【非特許文献1】
M. J. Zheng外,ケミカル・マテリアル(Chem. Mater.),2001年,第13巻,p.3859
【非特許文献2】
Y. K. Liu外,アドバンスト・マテリアルズ(Adv. Mater.),2001年,第13巻,p.1883
【非特許文献3】
Z. W. Pan外,サイエンス(Science),2001年,第291巻,p.1947
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この出願の発明は、従来知られていない新しい形状を有する二酸化スズナノリボンとこれを実現する製造方法を提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、長さ数十μmの主軸に対し、直角に枝分かれする形状を有することを特徴とする二酸化スズナノリボン(請求項1)を提供する。
【0008】
また、この出願の発明は、スズ粉と硝酸第二鉄の混合物をアルゴン気流中で1000〜1200℃に加熱し、請求項1記載の二酸化スズナノリボンを得ることを特徴とする二酸化スズナノリボンの製造方法を提供する。
【0009】
【発明の実施の形態】
この出願の発明の二酸化スズナノリボンは、上記のとおり、長さ数十μmの主軸に対し、直角に枝分かれする形状を有する。このような形状の二酸化スズナノリボンは、従来知られていない新しい形状である。
【0010】
その製造に際しては、スズ粉と硝酸第二鉄の混合物をアルゴン気流中で1000〜1200℃に加熱する。硝酸第二鉄は、スズを酸化させる酸化剤として機能する。加熱により硝酸第二鉄は熱分解し、酸素を発生させる。スズの酸化の初期段階では気体状の一酸化スズ(SnO)が生成し、この一酸化スズは準安定な物質であるため、二酸化スズと液体状のスズに分解する。すなわち、
2SnO → SnO2 + Sn
このようにして生成した液体状のスズが二酸化スズナノリボンの成長を促す触媒となる。このため、この出願の発明の二酸化スズナノリボンの製造方法は、金属触媒を必要としない。反応過程において触媒が生成するのである。
【0011】
加熱温度は、上述のとおり、1000〜1200℃の範囲である。好ましくは1100℃であり、上下限は許容される誤差範囲である。
【0012】
【実施例】
スズ粉2.0gと硝酸第二鉄3.0gの混合物をアルミナ製のボートに入れ、ボートを外径45mm、長さ90cmの石英管の中心部に配置した。石英管は、抵抗加熱炉の中に水平に保持した。石英管にはアルゴンガスを流すが、その時のボートの下流側にシリコンウエハーの小片を石英管内に置き、石英管に蓋をした。そして、石英管内にアルゴンガスを80sccmの流速で流しながら、昇温速度10℃/minで1100℃まで温度を上げた。この温度に5時間保持し、その後、昇温速度と同じ速度で室温まで冷却した。シリコンウエハー上に灰白色の生成物が堆積した。
【0013】
図1は、生成物のX線回折のパターンである。
【0014】
回折ピークは、正方晶のルチル型構造の二酸化スズに相当し、格子定数は、a=4.736Å、c=3.186Åであった。この値は、既知の二酸化スズの格子定数と一致した。また、図1から明らかなように、生成物には金属スズやその他のスズ酸化物の結晶は含まれていない。
【0015】
図2(a)(b)は、それぞれ、生成物の走査型電子顕微鏡像とその拡大像である。
【0016】
この図2(a)(b)に示したように、生成物は、主軸に対して直角に枝分かれした、魚の骨に類似した形状を有している。主軸は、長さ数十μmであり、直径は長さに比較して非常に小さい。
【0017】
生成物のX線エネルギー拡散スペクトルの結果から、スズと酸素の原子比が1:2となっていることが判明した。高分解能透過型電子顕微鏡像の観察からは、生成物は、枝分かれしているナノリボンであることが確認され、均質な単結晶であり、結晶の転位や面欠陥は認められなかった。さらに、電子線回折の結果からは、生成物は、ルチル型構造の二酸化スズの結晶であることが確認された。
【0018】
図3は、以上の二酸化スズナノリボンの室温におけるラマンスペクトルの結果を示した図である。
【0019】
ラマンシフトのピークは、170、476、630及び771cm−1に現れ、これらのピークは、二酸化スズのB1g、Eg、A1g及びB2gの振動モードにそれぞれ対応しており、これらのピークは、正方晶のルチル型構造に特有のものである。
【0020】
もちろん、この出願の発明は、以上の実施形態及び実施例によって限定されるものではない。細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
【0021】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、従来知られていない新しい形状を有する二酸化スズナノリボンとこれを実現する製造方法が提供される。得られる二酸化スズナノリボンは、これまでと同様に、オプトエレクトロニクスデバイス、ガス漏れ検知センサー、透明導電膜等への応用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で得られた生成物のX線回折のパターンである。
【図2】(a)(b)は、それぞれ、実施例で得られた生成物の走査型電子顕微鏡像とその拡大像である。
【図3】実施例で得られた二酸化スズナノリボンの室温におけるラマンスペクトルの結果を示した図である。
Claims (2)
- 長さ数十μmの主軸に対し、直角に枝分かれする形状を有することを特徴とする二酸化スズナノリボン。
- スズ粉と硝酸第二鉄の混合物をアルゴン気流中で1000〜1200℃に加熱し、請求項1記載の二酸化スズナノリボンを得ることを特徴とする二酸化スズナノリボンの製造方法。
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JP2003031659A JP3981728B2 (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | 二酸化スズナノリボンとその製造方法 |
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JP2003031659A JP3981728B2 (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | 二酸化スズナノリボンとその製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100354208C (zh) * | 2006-07-17 | 2007-12-12 | 华东理工大学 | 一种二氧化锡纳米棒的制备方法 |
CN103280454A (zh) * | 2013-06-04 | 2013-09-04 | 东北师范大学 | 基于导电纳米带电极的微纳单晶场效应晶体管及制备方法 |
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2003
- 2003-02-07 JP JP2003031659A patent/JP3981728B2/ja not_active Expired - Lifetime
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