JP2005247597A - 窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物とその製造方法 - Google Patents
窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物とその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005247597A JP2005247597A JP2004056403A JP2004056403A JP2005247597A JP 2005247597 A JP2005247597 A JP 2005247597A JP 2004056403 A JP2004056403 A JP 2004056403A JP 2004056403 A JP2004056403 A JP 2004056403A JP 2005247597 A JP2005247597 A JP 2005247597A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zinc sulfide
- boron nitride
- nitride film
- twin
- nitrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 84
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 title claims abstract description 83
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 83
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 66
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 65
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 27
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 22
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 20
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 11
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- LBJNMUFDOHXDFG-UHFFFAOYSA-N copper;hydrate Chemical compound O.[Cu].[Cu] LBJNMUFDOHXDFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000005476 size effect Effects 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000000619 electron energy-loss spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000000724 energy-dispersive X-ray spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
【課題】 化学的安定性の高い硫化亜鉛ナノ構造物と、その製造方法を提供する。
【解決手段】 窒素ガスとアンモニアガスの混合ガス雰囲気中で、ホウ素と窒素と酸素とからなる化合物の蒸気の存在の下に、硫化亜鉛双晶ナノウィスカーを加熱することによって窒化ホウ素で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物を形成する。硫化亜鉛双晶ナノウィスカーが再結晶化して、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーになると共に、この表面に窒化ホウ素膜が成長する。この窒化ホウ素膜は結晶性窒化ホウ素膜であり、結晶性窒化ホウ素の特定の結晶面が、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの表面に平行に結晶配向して成長する。とげ状部分はナノサイズの構造を有し、紫外線発光が可能である。
【選択図】 図４
【解決手段】 窒素ガスとアンモニアガスの混合ガス雰囲気中で、ホウ素と窒素と酸素とからなる化合物の蒸気の存在の下に、硫化亜鉛双晶ナノウィスカーを加熱することによって窒化ホウ素で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物を形成する。硫化亜鉛双晶ナノウィスカーが再結晶化して、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーになると共に、この表面に窒化ホウ素膜が成長する。この窒化ホウ素膜は結晶性窒化ホウ素膜であり、結晶性窒化ホウ素の特定の結晶面が、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの表面に平行に結晶配向して成長する。とげ状部分はナノサイズの構造を有し、紫外線発光が可能である。
【選択図】 図４
Description
本発明は、紫外線領域の発光ダイオードやレーザー等の発光材料として利用可能な窒化ホウ素膜に覆われた硫化亜鉛ナノ構造物及びその製造方法に関する。
硫化亜鉛は３．７ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する直接遷移型半導体であるため、特に青色領域の発光ダイオードやレーザーの発光材料として盛んに研究開発されている（例えば非特許文献１〜３を参照）。
ところで、半導体物質の形状寸法（サイズ）をナノメートル（ｎｍ）オーダーにすると、量子サイズ効果によって、バンドギャップエネルギーが大きくなり、例えば、硫化亜鉛をナノサイズにした構造物、すなわち、硫化亜鉛ナノ構造物は、紫外線領域のバンドギャップエネルギーを有するようになる。このため、硫化亜鉛ナノ構造物は、紫外線領域の発光ダイオードやレーザー等の発光材料として期待されている。
ところで、半導体物質の形状寸法（サイズ）をナノメートル（ｎｍ）オーダーにすると、量子サイズ効果によって、バンドギャップエネルギーが大きくなり、例えば、硫化亜鉛をナノサイズにした構造物、すなわち、硫化亜鉛ナノ構造物は、紫外線領域のバンドギャップエネルギーを有するようになる。このため、硫化亜鉛ナノ構造物は、紫外線領域の発光ダイオードやレーザー等の発光材料として期待されている。
しかしながら、ナノ構造物は、物質の体積に対する表面積の比、即ち、比表面積が極めて大きいので、必然的に化学反応性が高い。また、表面が化学反応によって変質した場合には、比表面積が極めて大きいので、構造的変形や、特性の劣化が生じやすい。
このため、デバイス作成時、あるいは実使用時において特性が劣化しやすいという課題があり、硫化亜鉛ナノ構造物も同様の課題を有している。
Ｔ．Ｙａｍａｍｏｔｏほか、Ｐｈｙｓ．Ｂ，３０８−３１１巻、９１６頁、２００１年 Ｔ．Ｖ．Ｐｒｅｖｅｎｓｌｉｋ，Ｊ．Ｌｕｍｉｎ．８７−８９巻、１２１０頁、２０００年 Ｃ．Ｆａｌｃｏｎｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７２巻、１５２５頁、１９９２年
このため、デバイス作成時、あるいは実使用時において特性が劣化しやすいという課題があり、硫化亜鉛ナノ構造物も同様の課題を有している。
Ｔ．Ｙａｍａｍｏｔｏほか、Ｐｈｙｓ．Ｂ，３０８−３１１巻、９１６頁、２００１年 Ｔ．Ｖ．Ｐｒｅｖｅｎｓｌｉｋ，Ｊ．Ｌｕｍｉｎ．８７−８９巻、１２１０頁、２０００年 Ｃ．Ｆａｌｃｏｎｙ ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７２巻、１５２５頁、１９９２年
本発明は上記課題に鑑み、化学的に不活性な、すなわち、化学的安定性が高く、かつ、紫外線領域の発光ダイオードやレーザーの発光材料として使用できる硫化化亜鉛ナノ構造物を提供すること、及びその製造方法を提供することを目的とする。
化学的安定性が高い硫化亜鉛ナノ構造物を形成できれば、デバイス作製時、あるいは実使用時における特性劣化の問題を解決することができ、硫化亜鉛ナノ構造物のバンドギャップエネルギーを生かした紫外線領域の発光ダイオードやレーザーが可能になる。
化学的安定性が高い硫化亜鉛ナノ構造物を形成できれば、デバイス作製時、あるいは実使用時における特性劣化の問題を解決することができ、硫化亜鉛ナノ構造物のバンドギャップエネルギーを生かした紫外線領域の発光ダイオードやレーザーが可能になる。
上記目的を達成するために、本発明の窒化ホウ素で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物は、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーが窒化ホウ素膜で被覆されていることを特徴とする。
この構成によれば、とげ状の側枝部分はナノサイズであるので、量子サイズ効果により紫外線領域のバンドギャップエネルギーを有しており、また、窒化ホウ素（ＢＮ）膜は化学的に極めて安定であり、かつ、窒化ホウ素膜のバンドギャップエネルギーが５．５ｅＶであるため紫外線領域で透明であるから、紫外線領域の発光ダイオードやレーザーの発光材料として使用できる硫化亜鉛ナノ構造物が得られる。
この構成によれば、とげ状の側枝部分はナノサイズであるので、量子サイズ効果により紫外線領域のバンドギャップエネルギーを有しており、また、窒化ホウ素（ＢＮ）膜は化学的に極めて安定であり、かつ、窒化ホウ素膜のバンドギャップエネルギーが５．５ｅＶであるため紫外線領域で透明であるから、紫外線領域の発光ダイオードやレーザーの発光材料として使用できる硫化亜鉛ナノ構造物が得られる。
また、上記の窒化ホウ素膜は結晶性窒化ホウ素膜であり、この結晶性窒化ホウ素膜は、結晶性窒化ホウ素の特定の結晶面がとげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの
表面と平行な結晶配向性を有して成長している。この構成によれば、硫化亜鉛双晶ナノウィスカー表面の原子と結晶性窒化ホウ素膜の原子とが、格子レベルの規則性で結合しているので、結合力が極めて高く、従って、化学的安定性が極めて高い。
表面と平行な結晶配向性を有して成長している。この構成によれば、硫化亜鉛双晶ナノウィスカー表面の原子と結晶性窒化ホウ素膜の原子とが、格子レベルの規則性で結合しているので、結合力が極めて高く、従って、化学的安定性が極めて高い。
本発明の窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物の製造方法は、窒素ガスとアンモニアガスの混合雰囲気中で、ホウ素と窒素と酸素とからなる化合物（Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物と呼ぶ）の蒸気の存在の下に、硫化亜鉛双晶ウィスカーを加熱することによって窒化ホウ素で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物を形成することを特徴とする。
具体的には、縦型高周波誘導加熱炉の上部と下部にそれぞれ、硫化亜鉛双晶ウィスカーを載せた窒化ホウ素円板とＢ−Ｎ−Ｏ化合物粉末を入れた坩堝を配置し、窒素ガスとアンモニアガスの混合ガスを導入しながら、Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物の粉末を１３００〜１７５０℃の範囲で加熱してＢ−Ｎ−Ｏ化合物蒸気を発生させ、硫化亜鉛双晶ウィスカーを８５０〜９５０℃の範囲で加熱し、１〜３時間この状態を維持することによって合成する。 この方法によれば、硫化亜鉛双晶ナノウィスカーが再結晶化して、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーになると共に、この表面に窒化ホウ素膜が成長する。この窒化ホウ素膜は、結晶性窒化ホウ素膜であり、結晶性窒化ホウ素の特定の結晶面が、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの表面に平行な結晶配向性を有して成長する。
具体的には、縦型高周波誘導加熱炉の上部と下部にそれぞれ、硫化亜鉛双晶ウィスカーを載せた窒化ホウ素円板とＢ−Ｎ−Ｏ化合物粉末を入れた坩堝を配置し、窒素ガスとアンモニアガスの混合ガスを導入しながら、Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物の粉末を１３００〜１７５０℃の範囲で加熱してＢ−Ｎ−Ｏ化合物蒸気を発生させ、硫化亜鉛双晶ウィスカーを８５０〜９５０℃の範囲で加熱し、１〜３時間この状態を維持することによって合成する。 この方法によれば、硫化亜鉛双晶ナノウィスカーが再結晶化して、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーになると共に、この表面に窒化ホウ素膜が成長する。この窒化ホウ素膜は、結晶性窒化ホウ素膜であり、結晶性窒化ホウ素の特定の結晶面が、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの表面に平行な結晶配向性を有して成長する。
本発明の窒化ホウ素で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物、及びその製造方法によれば、窒化ホウ素膜が化学的に安定であり、紫外線領域において透明であり、ナノサイズの構造を有するから、この硫化亜鉛ナノ構造物を用いれば、実使用可能な、紫外線領域の発光ダイオードやレーザーが可能になる。また、窒化ホウ素膜が結晶性窒化ホウ素であり、硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの表面に結晶配向して成長しているので、化学的安定性が極めて高いと共に、硫化亜鉛ナノ構造物毎の特性が均一になる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の窒化ホウ素で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物を製造する装置の一例を示す模式図である。この装置を例に製造方法を説明する。
図において、縦型高周波誘導加熱装置１は、炉心管２の周囲に、上部誘導加熱コイル３及び下部誘導加熱コイル４を有している。硫化亜鉛双晶ウィスカー５を載せた窒化ホウ素円板６、及びＢ−Ｎ−Ｏ化合物粉末７をいれた坩堝８をそれぞれ、炉心管２の上部及び下部に配置し、それぞれ、上部誘導加熱コイル３及び下部誘導加熱コイル４で加熱する。矢印９はＢ−Ｎ−Ｏ化合物蒸気を表し、矢印１０は窒素ガスとアンモニアガスの混合ガスを表している。
図１は、本発明の窒化ホウ素で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物を製造する装置の一例を示す模式図である。この装置を例に製造方法を説明する。
図において、縦型高周波誘導加熱装置１は、炉心管２の周囲に、上部誘導加熱コイル３及び下部誘導加熱コイル４を有している。硫化亜鉛双晶ウィスカー５を載せた窒化ホウ素円板６、及びＢ−Ｎ−Ｏ化合物粉末７をいれた坩堝８をそれぞれ、炉心管２の上部及び下部に配置し、それぞれ、上部誘導加熱コイル３及び下部誘導加熱コイル４で加熱する。矢印９はＢ−Ｎ−Ｏ化合物蒸気を表し、矢印１０は窒素ガスとアンモニアガスの混合ガスを表している。
図１の装置を用いて窒化ホウ素で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物を製造する方法を説明する。
初めに、硫化亜鉛双晶ウィスカー、及びＢ−Ｎ−Ｏ化合物粉末を作製しておく。
硫化亜鉛双晶ウィスカーは周知の方法で作製でき、例えば、硫化亜鉛粉末を窒素気流中で、１２００℃で約２時間加熱することにより得られる。Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物の粉末は、例えば、後に詳細に説明するように、ホウ酸とメラミンから合成できる。
硫化亜鉛双晶ウィスカー５、及びＢ−Ｎ−Ｏ化合物７を図１に示したように配置し、上部誘導加熱コイル３で硫化亜鉛双晶ウィスカー５を加熱し、下部誘導加熱コイル４でＢ−Ｎ−Ｏ化合物粉末７を加熱してＢ−Ｎ−Ｏ化合物蒸気９を生成し、かつ、窒素ガスとアンモニアガスの混合ガス１０を流し、一定時間この状態を保持して製造する。
初めに、硫化亜鉛双晶ウィスカー、及びＢ−Ｎ−Ｏ化合物粉末を作製しておく。
硫化亜鉛双晶ウィスカーは周知の方法で作製でき、例えば、硫化亜鉛粉末を窒素気流中で、１２００℃で約２時間加熱することにより得られる。Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物の粉末は、例えば、後に詳細に説明するように、ホウ酸とメラミンから合成できる。
硫化亜鉛双晶ウィスカー５、及びＢ−Ｎ−Ｏ化合物７を図１に示したように配置し、上部誘導加熱コイル３で硫化亜鉛双晶ウィスカー５を加熱し、下部誘導加熱コイル４でＢ−Ｎ−Ｏ化合物粉末７を加熱してＢ−Ｎ−Ｏ化合物蒸気９を生成し、かつ、窒素ガスとアンモニアガスの混合ガス１０を流し、一定時間この状態を保持して製造する。
Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物７は１３００〜１７５０℃の温度範囲で、硫化亜鉛双晶ナノウィスカー５は８５０〜９５０℃の温度範囲で加熱するのが好ましい。
Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物と硫化亜鉛双晶ウィスカーの重量比は１０：１〜３０：１の範囲が好ましく、Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物の硫化亜鉛双晶ウィスカーに対する重量比を３０：１よりも大きくしても、窒化ホウ素膜の成長速度は大きくならず、１０：１よりも小さくすると、硫化亜鉛双晶ウィスカーの表面全部を窒化ホウ素膜で覆うことが出来ない。
Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物と硫化亜鉛双晶ウィスカーの重量比は１０：１〜３０：１の範囲が好ましく、Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物の硫化亜鉛双晶ウィスカーに対する重量比を３０：１よりも大きくしても、窒化ホウ素膜の成長速度は大きくならず、１０：１よりも小さくすると、硫化亜鉛双晶ウィスカーの表面全部を窒化ホウ素膜で覆うことが出来ない。
窒素ガスの流量は５００〜３０００ｃｍ3 ／ｍｉｎが好ましく、３０００ｃｍ3 ／ｍｉｎより大きくしても窒化ホウ素膜の被膜特性に変化はなく、５００ｃｍ3 ／ｍｉｎよりも流量が小さいと、硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの全表面に均一に窒化ホウ素膜が被覆されなくなる。アンモニアガスの流量は１０〜１００ｃｍ3 ／ｍｉｎの範囲が好ましく、１００ｃｍ3 ／ｍｉｎより多く流しても窒化ホウ素膜の被膜特性に変化はなく、１０ｃｍ3 ／ｍｉｎよりも流量が少ないと、硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの全表面に均一に窒化ホウ素膜が被覆されなくなる。
Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物の蒸気は、１３００〜１７５０℃の温度範囲で十分発生するので、１７５０℃以上に加熱する必要はなく、１３００℃よりも低いと窒化ホウ素膜を形成するための蒸気が十分に供給されない。
硫化亜鉛双晶ウィスカーの加熱温度は８５０〜９５０℃の温度範囲が好ましく、９５０℃よりも高いと、硫化亜鉛双晶ウィスカーが窒化ホウ素円板上から蒸発逸散してしまい、８５０℃よりも低いと、とげ状の側枝を持った硫化亜鉛双晶ナノウィスカーが形成されない。加熱時間は１〜３時間の範囲が好ましく、３時間で十分に反応が進行するので、これ以上の時間をかける必要はなく、１時間未満の場合は、窒化ホウ素膜で被膜されていない硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの割合が増える。
生成された、窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛双晶ナノウィスカーは、肉眼では白色の粉末に見える。
生成された、窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛双晶ナノウィスカーは、肉眼では白色の粉末に見える。
上記の製造方法によれば、硫化亜鉛双晶ウィスカーが再結晶化して、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーになると共に、この表面に窒化ホウ素膜が成長する。この窒化ホウ素膜は結晶性窒化ホウ素膜であり、この結晶性窒化ホウ素膜は、結晶性窒化ホウ素の特定の結晶面が、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの表面に平行な結晶配向性を有して成長する。
次に、実施例に基づいて詳細に説明する。
初めに、Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物を次のようにして合成した。
１０００ｃｍ3 の水に０．４モルのホウ酸を１００℃で溶解し、この溶液に０．２モルのメラミンを徐々に添加し、添加終了後、室温に冷却して２日間放置して白色粉末を沈殿させた。白色粉末を乾燥後、さらに脱水するため、空気中で５００℃、２時間加熱後、窒素中で８００℃、１時間加熱して、化学式Ｂ4 Ｎ3 Ｏ2 Ｈで表される黄色の化合物粉末を得た。さらに、この黄色化合物を空気中で６００℃、２時間焼成して酸素含有量の高い白色のＢ−Ｎ−Ｏ化合物粉末を得た。
初めに、Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物を次のようにして合成した。
１０００ｃｍ3 の水に０．４モルのホウ酸を１００℃で溶解し、この溶液に０．２モルのメラミンを徐々に添加し、添加終了後、室温に冷却して２日間放置して白色粉末を沈殿させた。白色粉末を乾燥後、さらに脱水するため、空気中で５００℃、２時間加熱後、窒素中で８００℃、１時間加熱して、化学式Ｂ4 Ｎ3 Ｏ2 Ｈで表される黄色の化合物粉末を得た。さらに、この黄色化合物を空気中で６００℃、２時間焼成して酸素含有量の高い白色のＢ−Ｎ−Ｏ化合物粉末を得た。
次に、硫化亜鉛双晶ウィスカーを次のようにして合成した。
アルドリッチ社製の硫化亜鉛粉末（純度９９．９９％）０．５ｇをグラファイト製のボートに入れ、このボートを抵抗加熱炉の中に設置した。抵抗加熱炉に窒素ガスを１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎの流量で流しながら、１２００℃に２時間加熱した。抵抗加熱炉のグラファイト壁の内面に硫化亜鉛双晶ウィスカーである白色粉末が０．３ｇ堆積した。
アルドリッチ社製の硫化亜鉛粉末（純度９９．９９％）０．５ｇをグラファイト製のボートに入れ、このボートを抵抗加熱炉の中に設置した。抵抗加熱炉に窒素ガスを１０００ｃｍ3 ／ｍｉｎの流量で流しながら、１２００℃に２時間加熱した。抵抗加熱炉のグラファイト壁の内面に硫化亜鉛双晶ウィスカーである白色粉末が０．３ｇ堆積した。
上記方法で合成したＢ−Ｎ−Ｏ化合物粉末２ｇと硫化亜鉛双晶ウィスカー粉末０．１ｇを、図１に示したように配置した。なお、窒化ホウ素円板６とグラファイト坩堝８の距離
は１５ｃｍである。この反応系に窒素ガスを１５００ｃｍ3 ／ｍｉｎの流量で流し、アンモニアガスを５０ｃｍ3 ／ｍｉｎの流量で流しながら、Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物７を１７００℃に、硫化亜鉛双晶ナノウィスカーを９００℃に加熱し、この状態を１．５時間継続した。その後、室温に冷却した後に、窒化ホウ素円板６上に白色の粉末が０．１ｇ堆積した。
は１５ｃｍである。この反応系に窒素ガスを１５００ｃｍ3 ／ｍｉｎの流量で流し、アンモニアガスを５０ｃｍ3 ／ｍｉｎの流量で流しながら、Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物７を１７００℃に、硫化亜鉛双晶ナノウィスカーを９００℃に加熱し、この状態を１．５時間継続した。その後、室温に冷却した後に、窒化ホウ素円板６上に白色の粉末が０．１ｇ堆積した。
図２に、実施例で合成した硫化亜鉛双晶ウィスカーの走査型電子顕微鏡像を示し、挿入図にその高分解能透過型電子顕微鏡像を示す。図２から、合成した硫化亜鉛双晶ナノウィスカーは、太さ１μｍ程度の棒状であること、及び挿入図から長さ方向に対して約５９°の帯角を有する双晶ウィスカーであることが分かる。
図３に、実施例で合成した白色粉末、すなわち、合成したとげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの走査型電子顕微鏡像を示す。
この図から、棒状部分の太さが約３００ｎｍで、その側面から長さ約５００ｎｍのとげ状突起が張り出していることがわかる。
この図から、棒状部分の太さが約３００ｎｍで、その側面から長さ約５００ｎｍのとげ状突起が張り出していることがわかる。
図４にとげ状部分の先端近傍の高分解能透過型電子顕微鏡像を示す。
図から、とげ状部分は、〔００１〕で示した格子面が面間隔０．６２６ｎｍで配列した単結晶であることがわかる。また、とげ状部分の表面を覆って面間隔０．３３４ｎｍの格子面が配列していることがわかる。微少領域電子線解析の結果、及び上記面間隔から、〔００１〕で示した格子面は、ｗｕｒｕｔｚｉｔｅ型硫化亜鉛の（００１）面であり、また、面間隔０．３３４ｎｍの格子面は、ｈｅｘａｇｏｎａｌ型窒化ホウ素の（００２）面であることが確認された。また、図から、とげ状部分の先端のサイズは約５ｎｍであるから、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーは、紫外線発光が可能であることがわかる。
図から、とげ状部分は、〔００１〕で示した格子面が面間隔０．６２６ｎｍで配列した単結晶であることがわかる。また、とげ状部分の表面を覆って面間隔０．３３４ｎｍの格子面が配列していることがわかる。微少領域電子線解析の結果、及び上記面間隔から、〔００１〕で示した格子面は、ｗｕｒｕｔｚｉｔｅ型硫化亜鉛の（００１）面であり、また、面間隔０．３３４ｎｍの格子面は、ｈｅｘａｇｏｎａｌ型窒化ホウ素の（００２）面であることが確認された。また、図から、とげ状部分の先端のサイズは約５ｎｍであるから、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーは、紫外線発光が可能であることがわかる。
図５は、とげ状部分の表面を覆う部分のＥＥＬＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｌｏｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）による測定結果を示す図であり、挿入図は、とげ状部分のＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ−Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ）による測定結果を示す図である。
ＥＥＬＳのスペクトルに、それぞれホウ素と窒素のＫ端に対応する１８８ｅＶと４０１ｅＶのピークが現れていることから、とげ状部分の表面を覆う物質の組成は窒化ホウ素であり、また、ＥＤＸのスペクトルから、とげ状部分の組成は硫化亜鉛であることが確認された。
ＥＥＬＳのスペクトルに、それぞれホウ素と窒素のＫ端に対応する１８８ｅＶと４０１ｅＶのピークが現れていることから、とげ状部分の表面を覆う物質の組成は窒化ホウ素であり、また、ＥＤＸのスペクトルから、とげ状部分の組成は硫化亜鉛であることが確認された。
図４及び図５から、本発明の窒化ホウ素で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物は、とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーと、この表面を被覆する結晶性窒化ホウ素膜とからなり、この結晶性窒化ホウ素膜は、特定の結晶面がとげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの表面と平行な結晶配向性を有して成長しており、硫化亜鉛双晶ナノウィスカーと結晶性窒化ホウ素膜の結合が極めて強固であることがわかる。
本発明によれば、化学的安定性に優れ、紫外線領域で透明であり、かつ、ナノサイズの硫化亜鉛ナノ構造物が得られるので、例えば、この硫化亜鉛ナノ構造物を発光材料とした、紫外線領域の発光ダイオードやレーザーを製造することができる。
１ 縦型高周波誘導加熱装置
２ 炉心管
３ 誘導加熱コイル
４ 誘導加熱コイル
５ 硫化亜鉛双晶ナノウィスカー
６ 窒化ホウ素円盤
７ Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物粉末
８ 坩堝
９ Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物蒸気
１０ 窒素ガス及びアンモニアガスの混合ガス
２ 炉心管
３ 誘導加熱コイル
４ 誘導加熱コイル
５ 硫化亜鉛双晶ナノウィスカー
６ 窒化ホウ素円盤
７ Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物粉末
８ 坩堝
９ Ｂ−Ｎ−Ｏ化合物蒸気
１０ 窒素ガス及びアンモニアガスの混合ガス
Claims (4)
- とげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーが窒化ホウ素膜で被覆されていることを特徴とする、窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物。
- 前記窒化ホウ素膜は結晶性窒化ホウ素膜であり、この結晶性窒化ホウ素膜は、結晶性窒化ホウ素の特定の結晶面がとげ状の側枝を有する硫化亜鉛双晶ナノウィスカーの表面と平行な結晶配向性を有して成長していることを特徴とする、請求項１に記載の窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物。
- 窒素ガスとアンモニアガスの混合ガス雰囲気中で、ホウ素と窒素と酸素とからなる化合物の蒸気の存在の下に、硫化亜鉛双晶ウィスカーを加熱することによって合成することを特徴とする、窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物の製造方法。
- 縦型高周波誘導加熱炉の上部と下部にそれぞれ、硫化亜鉛双晶ウィスカーを載せた窒化ホウ素円板とホウ素と窒素と酸素とからなる化合物粉末を入れた坩堝を配置し、窒素ガスとアンモニアガスの混合ガスを流しながら、ホウ素と窒素と酸素とからなる化合物の粉末を１３００〜１７５０℃の温度範囲で加熱してホウ素と窒素と酸素とからなる化合物蒸気を発生させ、硫化亜鉛双晶ウィスカーを８５０〜９５０℃の温度範囲で加熱し、１〜３時間の時間範囲でこの状態を維持することによって合成することを特徴とする、窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004056403A JP4009729B2 (ja) | 2004-03-01 | 2004-03-01 | 窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004056403A JP4009729B2 (ja) | 2004-03-01 | 2004-03-01 | 窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005247597A true JP2005247597A (ja) | 2005-09-15 |
| JP4009729B2 JP4009729B2 (ja) | 2007-11-21 |
Family
ID=35028459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004056403A Expired - Lifetime JP4009729B2 (ja) | 2004-03-01 | 2004-03-01 | 窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4009729B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111610209A (zh) * | 2019-02-25 | 2020-09-01 | 浙江大学 | 一种制备具有确定孪晶取向的纳米孪晶金属试样的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1299978C (zh) * | 2002-12-12 | 2007-02-14 | 四川大学 | 气－粉－雾三相双效强化磷酸二铵尾洗减量技术 |
-
2004
- 2004-03-01 JP JP2004056403A patent/JP4009729B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111610209A (zh) * | 2019-02-25 | 2020-09-01 | 浙江大学 | 一种制备具有确定孪晶取向的纳米孪晶金属试样的方法 |
| CN111610209B (zh) * | 2019-02-25 | 2021-03-19 | 浙江大学 | 一种制备具有确定孪晶取向的纳米孪晶金属试样的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4009729B2 (ja) | 2007-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kong et al. | Ultraviolet-emitting ZnO nanowires synthesized by a physical vapor deposition approach | |
| Chen et al. | Non-injection gram-scale synthesis of cesium lead halide perovskite quantum dots with controllable size and composition | |
| JP2013525244A (ja) | セレン化鉛量子ドットの製造方法 | |
| Zheng et al. | All-inorganic dual-phase halide perovskite nanorings | |
| KR102017797B1 (ko) | CsPbBr3/PbSe 나노 복합체 합성 | |
| Zhang et al. | ZnO microrod arrays grown on a curved sphere surface and their optical properties | |
| KR101348728B1 (ko) | 나노와이어 내부에 귀금속을 불연속적으로 포함하는 산화갈륨 나노와이어의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 산화갈륨 나노와이어 | |
| Cebriano et al. | Study of luminescence and optical resonances in Sb 2 O 3 micro-and nanotriangles | |
| Shariati | The continuous and persistent periodical growth induced by substrate accommodation in In2O3 nanostructure chains and their photoluminescence properties | |
| JP4009729B2 (ja) | 窒化ホウ素膜で被覆された硫化亜鉛ナノ構造物とその製造方法 | |
| Peng et al. | Blue-light emission from amorphous SiOx nanoropes | |
| JP4431745B2 (ja) | 窒化アルミニウムナノリボンの製造方法 | |
| Kim et al. | Catalyst-free synthesis of ZnO nanorods by thermal oxidation of Zn films at various temperatures and their characterization | |
| JP3987932B2 (ja) | リン化インジウムで被覆された窒化インジウムナノワイヤーの製造方法 | |
| JP4025873B2 (ja) | 窒化ホウ素ナノワイヤーとその製造方法 | |
| JP3873124B2 (ja) | 金属インジウムが内含されている単結晶酸化インジウムナノチューブとその製造方法 | |
| JP3837540B2 (ja) | 単結晶のチューブ状酸化亜鉛ウィスカーの製造方法 | |
| JP2004283961A (ja) | 硫化亜鉛ナノベルトとその製造方法 | |
| JP4258741B2 (ja) | 硫化亜鉛カドミウムナノチューブとその製造方法 | |
| JP4581121B2 (ja) | 窒化ホウ素ナノシートで被覆された窒化珪素ナノワイヤー及びその製造方法 | |
| JP2005046927A (ja) | カドミウム内含硫化亜鉛カドミウムナノケーブルおよび硫化亜鉛カドミウムナノチューブの製造方法 | |
| JP4930952B2 (ja) | 窒化アルミニウムナノリボン | |
| JP2005349515A (ja) | 外壁および内壁が炭素膜で覆われた窒化アルミニウムナノチューブとその製造方法。 | |
| Khan et al. | Three dimensional spherically evolved nanostructures of ZnO comprised of nanowires and nanorods for optoelectronic devices | |
| JP3921538B2 (ja) | 単結晶セレン化亜鉛ナノワイヤーの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061129 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070327 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070508 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20070508 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070807 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4009729 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |