JP2006096591A - Metal oxide structure and its production method, and metal oxide particle and its production method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミックコンデンサー、アクチュエーター、光波長変換素子、レーザー発振素子、冷陰極素子等の電子材料や光材料、抗菌、防汚効果等を目的とする表面改質剤、気相及び液相の少なくともいずれかの相における触媒又はその担体等に有効な金属酸化物構造体及びその製造方法、並びに金属酸化物粒子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to electronic materials and optical materials such as ceramic capacitors, actuators, light wavelength conversion elements, laser oscillation elements, cold cathode elements, surface modifiers for antibacterial and antifouling effects, gas phase and liquid phase The present invention relates to a metal oxide structure effective for a catalyst in at least one of the phases or a support thereof, a manufacturing method thereof, and metal oxide particles and a manufacturing method thereof.
従来より、基板上に金属酸化物膜を形成する装置としては、例えば、大気放出後に反応して金属酸化物を形成可能な金属化合物を加熱し、揮発ガス体として、該揮発ガス体をノズルから噴射して、基板表面に金属酸化物を蒸着させる大気開放型CVD(化学気相蒸着)装置が提案されている(特許文献1参照)。そして、この特許文献1に記載のCVD装置を用いて得られるウィスカー状ないし針状の金属酸化物構造体について提案されている(特許文献2参照)。また、非特許文献1では、窒化ガリウム(GaN)上に酸化亜鉛(ZnO)を電気化学的にヘテロエピタキシャル成長させることが報告されている。
このように大気圧下で、ウィスカー状ないしは針状の金属酸化物を基板上に形成した構造体が作製できることは公知である。
Conventionally, as an apparatus for forming a metal oxide film on a substrate, for example, a metal compound capable of reacting after being released into the atmosphere to form a metal oxide is heated and used as a volatile gas body. An open air CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus that sprays and deposits a metal oxide on a substrate surface has been proposed (see Patent Document 1). A whisker-like or needle-like metal oxide structure obtained by using the CVD apparatus described in Patent Document 1 has been proposed (see Patent Document 2). In Non-Patent Document 1, it is reported that zinc oxide (ZnO) is electrochemically heteroepitaxially grown on gallium nitride (GaN).
It is known that a structure in which a whisker-like or needle-like metal oxide is formed on a substrate under atmospheric pressure can be produced.
しかし、これら従来技術の方法は、大規模な設備が必要で高コストであり、条件の制御が容易でなく、大面積の範囲に均一な大きさの針状及び棒状のいずれかの形状を有する金属酸化物構造体を効率よく、低コストに製造することは困難であり、更なる改良、開発が望まれているのが現状である。 However, these prior art methods require large-scale equipment, are expensive, and are difficult to control conditions, and have either a needle-like shape or a bar-like shape with a uniform size over a large area. It is difficult to produce a metal oxide structure efficiently and at low cost, and further improvement and development are desired at present.
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、針状及び棒状のいずれかの形状を有する金属酸化物構造体を効率よく製造することができる金属酸化物構造体及びその製造方法、並びに金属酸化物粒子及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the conventional problems and achieve the following objects. That is, the present invention provides a metal oxide structure capable of efficiently producing a metal oxide structure having either a needle shape or a rod shape, a method for producing the metal oxide structure, and a metal oxide particle and a method for producing the metal oxide structure. The purpose is to provide.
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 一定方位への規則的な結晶配向構造を有する金属含有材料を含む結晶面を有する基板を金属酸化物が析出可能な反応溶液中に浸漬させて該金属含有材料を含む結晶面に金属酸化物結晶を析出させることを特徴とする金属酸化物構造体の製造方法である。
<2> 金属含有材料を含む結晶面が下向となるように基板を配置して反応液中に浸漬する前記<1>に記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<3> 金属含有材料を含む結晶面が、単結晶材料及びエピタキシャル結晶材料の少なくともいずれかから形成される前記<1>から<2>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<4> 金属含有材料を含む結晶面が、該結晶面を有する基板の面方位と同じ結晶面である前記<1>から<3>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<5> 金属含有材料を含む結晶面が、該結晶面を有する基板のc軸方向に垂直な結晶面である前記<1>から<4>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<6> 金属含有材料を含む結晶面を有する基板のa軸方向の格子定数をAとし、該結晶面に析出させる金属酸化物結晶のa軸方向の格子定数をA0としたとき、下記数式1で表されるミスフィット率が48%以下である前記<1>から<5>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<数式1>
ミスフィット率(%)=[(A−A0)/A0]×100
<7> 金属含有材料を含む結晶面が、金属酸化物を含有する前記<1>から<6>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<8> 金属含有材料を含む結晶面が、酸化亜鉛(ZnO)を含有する前記<1>から<7>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<9> 金属含有材料を含む結晶面が、サファイア(Al2O3)を含有する前記<1>から<7>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<10> 金属含有材料を含む結晶面が、金属窒化物を含有する前記<1>から<6>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<11> 金属窒化物が、窒化ガリウム(GaN)である前記<10>に記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<12> 窒化ガリウム(GaN)が、有機金属化学気相成長法(MOCVD法)により形成された窒化ガリウムである前記<11>に記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<13> 金属含有材料を含む結晶面に析出させる金属酸化物が、ウルツ鉱型結晶を有する前記<1>から<12>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<14> 金属含有材料を含む結晶面に析出させる金属酸化物が、酸化亜鉛(ZnO)である前記<1>から<13>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<15> 反応溶液が、Zn及びその塩、並びにZnの水酸化物及びZnの水和物から選択される少なくとも1種を含有する前記<1>から<14>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<16> 反応溶液中に錯化剤を含有する前記<1>から<15>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法である。
<17> 前記<1>から<16>のいずれかに記載の金属酸化物構造体の製造方法により製造されたアスペクト比が1以上である金属酸化物結晶を基板上に有することを特徴とする金属酸化物構造体である。
<18> 金属酸化物結晶が、針状及び棒状のいずれかの形状を有する前記<17>に記載の金属酸化物粒子である。
<19> 前記<17>から<18>のいずれかに記載の金属酸化物構造体を基板から分離させて金属酸化物粒子を製造することを特徴とする金属酸化物粒子の製造方法である。
<20> 分離が、基板上に析出した金属酸化物結晶を該金属酸化物結晶の根元から切断することによる前記<19>に記載の金属酸化物粒子の製造方法である。
<21> 分離が、金属酸化物結晶が析出した基板から該基板のみを溶解除去することによる前記<19>に記載の金属酸化物粒子の製造方法である。
<22> 前記<19>から<21>のいずれかに記載の金属酸化物粒子の製造方法により製造されたアスペクト比が1より大きいことを特徴とする金属酸化物粒子である。
<23> 金属酸化物粒子が、針状及び棒状のいずれかの形状を有する前記<22>に記載の金属酸化物粒子である。
Means for solving the problems are as follows. That is,
<1> A substrate having a crystal plane containing a metal-containing material having a regular crystal orientation structure in a fixed orientation is immersed in a reaction solution capable of depositing a metal oxide to form a metal on the crystal plane containing the metal-containing material. A method for producing a metal oxide structure, characterized by depositing oxide crystals.
<2> The method for producing a metal oxide structure according to <1>, wherein the substrate is disposed so that a crystal plane including the metal-containing material faces downward and is immersed in a reaction solution.
<3> The method for producing a metal oxide structure according to any one of <1> to <2>, wherein the crystal plane including the metal-containing material is formed from at least one of a single crystal material and an epitaxial crystal material. is there.
<4> The method for producing a metal oxide structure according to any one of <1> to <3>, wherein the crystal plane containing the metal-containing material is the same crystal plane as the plane orientation of the substrate having the crystal plane. is there.
<5> The production of a metal oxide structure according to any one of <1> to <4>, wherein the crystal plane containing the metal-containing material is a crystal plane perpendicular to the c-axis direction of the substrate having the crystal plane. Is the method.
<6> When the lattice constant in the a-axis direction of a substrate having a crystal plane containing a metal-containing material is A, and the lattice constant in the a-axis direction of a metal oxide crystal deposited on the crystal plane is A 0 , The method for producing a metal oxide structure according to any one of <1> to <5>, wherein the misfit rate represented by 1 is 48% or less.
<Formula 1>
Misfit rate (%) = [(A−A 0 ) / A 0 ] × 100
<7> The method for producing a metal oxide structure according to any one of <1> to <6>, wherein the crystal plane containing the metal-containing material contains a metal oxide.
<8> The method for producing a metal oxide structure according to any one of <1> to <7>, wherein the crystal plane containing the metal-containing material contains zinc oxide (ZnO).
<9> The method for producing a metal oxide structure according to any one of <1> to <7>, wherein the crystal plane containing the metal-containing material contains sapphire (Al 2 O 3 ).
<10> The method for producing a metal oxide structure according to any one of <1> to <6>, wherein the crystal plane containing the metal-containing material contains a metal nitride.
<11> The method for producing a metal oxide structure according to <10>, wherein the metal nitride is gallium nitride (GaN).
<12> The method for producing a metal oxide structure according to <11>, wherein the gallium nitride (GaN) is gallium nitride formed by a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method).
<13> The method for producing a metal oxide structure according to any one of <1> to <12>, wherein the metal oxide deposited on the crystal plane containing the metal-containing material has a wurtzite crystal.
<14> The method for producing a metal oxide structure according to any one of <1> to <13>, wherein the metal oxide deposited on the crystal plane containing the metal-containing material is zinc oxide (ZnO).
<15> The metal oxidation according to any one of <1> to <14>, wherein the reaction solution contains at least one selected from Zn and a salt thereof, a hydroxide of Zn, and a hydrate of Zn. It is a manufacturing method of a structure.
<16> The method for producing a metal oxide structure according to any one of <1> to <15>, wherein the reaction solution contains a complexing agent.
<17> A metal oxide crystal having an aspect ratio of 1 or more produced by the method for producing a metal oxide structure according to any one of <1> to <16> is provided on a substrate. It is a metal oxide structure.
<18> The metal oxide particle according to <17>, wherein the metal oxide crystal has any one of a needle shape and a rod shape.
<19> A method for producing metal oxide particles, comprising producing metal oxide particles by separating the metal oxide structure according to any one of <17> to <18> from a substrate.
<20> The method for producing metal oxide particles according to <19>, wherein the separation is performed by cutting a metal oxide crystal deposited on a substrate from a root of the metal oxide crystal.
<21> Separation is the method for producing metal oxide particles according to <19>, wherein only the substrate is dissolved and removed from the substrate on which the metal oxide crystal is deposited.
<22> Metal oxide particles having an aspect ratio of greater than 1 produced by the method for producing metal oxide particles according to any one of <19> to <21>.
<23> The metal oxide particle according to <22>, wherein the metal oxide particle has any one of a needle shape and a rod shape.
本発明によると、従来における問題を解決することができ、針状及び棒状のいずれかの形状を有する金属酸化物構造体及び金属酸化物粒子を効率よく低コストで製造することができる。本発明の金属酸化物構造体及び金属酸化物粒子は、絶縁体、導電体、固体電解質、蛍光表示管、EL素子、セラミックコンデンサー、アクチュエーター、レーザー発振素子、冷陰極素子、強誘電体メモリー、圧電体、サーミスター、バリスタ、超伝導体、プリント基板等の電子材料、電磁波シールド材、光誘電体、光スイッチ、光センサー、太陽電池、光波長変換素子、光吸収フィルター等の光素子、温度センサー、ガスセンサー等のセンサー材料、表面修飾剤、表面保護剤、反射防止剤、抗菌、防汚効果等を目的とする表面改質剤、気相や液相やその両方の相における触媒やその担体等に幅広く用いられる。 According to the present invention, conventional problems can be solved, and a metal oxide structure and metal oxide particles having either a needle shape or a rod shape can be produced efficiently and at low cost. The metal oxide structure and metal oxide particles of the present invention include insulators, conductors, solid electrolytes, fluorescent display tubes, EL elements, ceramic capacitors, actuators, laser oscillation elements, cold cathode elements, ferroelectric memories, piezoelectrics. Body, thermistor, varistor, superconductor, electronic material such as printed circuit board, electromagnetic shielding material, photodielectric, optical switch, optical sensor, solar cell, optical wavelength conversion element, optical element such as light absorption filter, temperature sensor , Sensor materials such as gas sensors, surface modifiers, surface protective agents, antireflective agents, surface modifiers for antibacterial and antifouling effects, catalysts in the gas phase, liquid phase, and both phases, and their carriers It is widely used for etc.
(金属酸化物構造体及び金属酸化物構造体の製造方法、並びに金属酸化物粒子及び金属酸化物粒子の製造方法)
本発明の金属酸化物構造体の製造方法は、少なくとも一定方位への規則的な結晶配向構造を有する金属含有材料を含む結晶面を有する基板を金属酸化物が析出可能な反応溶液中に浸漬させて該金属含有材料を含む結晶面に金属酸化物結晶を析出させる工程を含んでなり、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
本発明の金属酸化物構造体は、本発明の前記金属酸化物構造体の製造方法により製造されたアスペクト比が1以上である金属酸化物を基板上に有する。
本発明の金属酸化物粒子の製造方法は、前記本発明の金属酸化物構造体を基板から分離させて金属酸化物粒子を製造する工程を含んでなる。
本発明の金属酸化物粒子は、本発明の前記金属酸化物粒子の製造方法により得られる。
以下、本発明の金属酸化物構造体の製造方法の説明を通じて、本発明の金属酸化物構造体、本発明の金属酸化物粒子の製造方法、及び本発明の金属酸化物粒子の詳細についても明らかにする。
(Metal oxide structure, method for producing metal oxide structure, metal oxide particles, and method for producing metal oxide particles)
In the method for producing a metal oxide structure of the present invention, a substrate having a crystal plane containing a metal-containing material having a regular crystal orientation structure at least in a certain orientation is immersed in a reaction solution capable of depositing a metal oxide. And a step of depositing a metal oxide crystal on the crystal plane containing the metal-containing material, and further including other steps as necessary.
The metal oxide structure of the present invention has, on a substrate, a metal oxide having an aspect ratio of 1 or more produced by the method for producing a metal oxide structure of the present invention.
The method for producing metal oxide particles of the present invention comprises a step of producing metal oxide particles by separating the metal oxide structure of the present invention from a substrate.
The metal oxide particles of the present invention can be obtained by the method for producing metal oxide particles of the present invention.
Hereinafter, through the description of the method for producing the metal oxide structure of the present invention, the details of the metal oxide structure of the present invention, the method of producing the metal oxide particles of the present invention, and the details of the metal oxide particles of the present invention are also clarified. To.
−基板−
前記金属酸化物結晶を析出する基板としては、一定方位への規則的な結晶配向構造を有する金属含有材料を含む結晶面を有してさえいれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、単結晶材料及びエピタキシャル結晶材料の少なくともいずれかから形成された基板が好ましい。
この場合、基板全体が単結晶材料及びエピタキシャル結晶材料の少なくともいずれかから形成されていてもよいが、少なくとも金属酸化物を析出させる結晶面が単結晶材料及びエピタキシャル結晶材料の少なくともいずれかから形成されていれば特に制限はされない。
-Board-
The substrate on which the metal oxide crystal is deposited is not particularly limited as long as it has a crystal plane containing a metal-containing material having a regular crystal orientation structure in a certain direction, and is appropriately selected according to the purpose. For example, a substrate formed of at least one of a single crystal material and an epitaxial crystal material is preferable.
In this case, the entire substrate may be formed from at least one of a single crystal material and an epitaxial crystal material, but at least a crystal plane on which a metal oxide is deposited is formed from at least one of the single crystal material and the epitaxial crystal material. If it is, there is no particular limitation.
前記単結晶材料としては、基板全体が一つの結晶、即ち基板全体を通じて一定の結晶軸に沿うように成長している結晶を意味する。外形は別に固有の結晶面からなるものでなくても、ただ結晶方位が一定方位を保つものであるならば単結晶である。
前記エピタキシャル結晶材料としては、単結晶基板上にその基板と同じ面方位を持った結晶薄膜を成長させた材料を意味する。基板と薄膜材料とが同一元素の場合にはホモエピタキシャル材料という。一方、薄膜材料と基板の元素が異なる場合をヘテロエピタキシャル材料という。
なお、前記金属酸化物を含む結晶面が単結晶材料及びエピタキシャル結晶材料のいずれかであるかは、X線回折(XRD)測定による回折ピーク、高分解能の透過型電子顕微鏡の格子像観察、電子線回折像などにより確認することができる。
The single crystal material means a single crystal, that is, a crystal growing along a certain crystal axis throughout the substrate. Even if the outer shape does not consist of a specific crystal plane, it is a single crystal as long as the crystal orientation maintains a constant orientation.
The epitaxial crystal material means a material in which a crystal thin film having the same plane orientation as the substrate is grown on a single crystal substrate. When the substrate and the thin film material are the same element, it is called a homoepitaxial material. On the other hand, a case where a thin film material and a substrate element are different is called a heteroepitaxial material.
Note that whether the crystal plane containing the metal oxide is a single crystal material or an epitaxial crystal material depends on the diffraction peak obtained by X-ray diffraction (XRD) measurement, lattice image observation with a high-resolution transmission electron microscope, It can be confirmed by a line diffraction image or the like.
前記金属含有材料を含む結晶面は、該結晶面を有する基板の面方位と同じ結晶面であることが、高い結晶性の材料を形成するという点で好ましい。また、前記金属含有材料を含む結晶面は、該結晶面を有する基板のc軸方向に垂直な結晶面であることが、高い結晶性の材料を形成するという点で好ましい。
ここで、前記金属含有材料を含む結晶面を有する基板のa軸方向の格子定数をAとし、該結晶面に析出させる金属酸化物結晶のa軸方向の格子定数をA0としたとき、下記数式1で表されるミスフィット率は48%以下が好ましく、5%以下がより好ましい。前記ミスフィット率が48%を超えると、界面での整合性がとれなくなり、欠陥が多く含まれた材料になってしまうことがある。
<数式1>
ミスフィット率(%)=[(A−A0)/A0]×100
The crystal plane containing the metal-containing material is preferably the same crystal plane as the plane orientation of the substrate having the crystal plane from the viewpoint of forming a highly crystalline material. In addition, it is preferable that the crystal plane containing the metal-containing material is a crystal plane perpendicular to the c-axis direction of the substrate having the crystal plane in terms of forming a highly crystalline material.
Here, when the lattice constant in the a-axis direction of the substrate having a crystal plane containing the metal-containing material is A, and the lattice constant in the a-axis direction of the metal oxide crystal deposited on the crystal plane is A 0 , The misfit rate represented by Formula 1 is preferably 48% or less, and more preferably 5% or less. If the misfit rate exceeds 48%, consistency at the interface cannot be obtained, and the material may contain many defects.
<Formula 1>
Misfit rate (%) = [(A−A 0 ) / A 0 ] × 100
前記金属含有材料を含む結晶面における金属含有材料としては、金属を含有する材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、金属材料;金属イオンが含まれた材料;金属酸化物、金属窒化物等の金属化合物材料、などが挙げられる。
前記金属酸化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、サファイア(高純度のアルミナ(Al2O3)単結晶)、シリコン、酸化チタン、MgO、In2O3、SiO2、SnO2、SnO2、チタン酸バリウム、SrTiO3、PZT、YBCO(YBaCu3O7−x)、YSZ(イットリウム安定化ジルコニア)、YAG(Y3Al5O12又は3Y2O3・5Al2O3)、ITO(In2O3/SnO2)などが好適である。
The metal-containing material in the crystal plane containing the metal-containing material is not particularly limited as long as it is a metal-containing material, and can be appropriately selected according to the purpose. Metal material; material containing metal ions; Examples thereof include metal compound materials such as metal oxides and metal nitrides.
The metal oxide is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for example, zinc oxide (ZnO), sapphire (high-purity alumina (Al 2 O 3) single crystal), silicon oxide Titanium, MgO, In 2 O 3 , SiO 2 , SnO 2 , SnO 2 , barium titanate, SrTiO 3 , PZT, YBCO (YBaCu 3 O 7-x ), YSZ (yttrium stabilized zirconia), YAG (Y 3 Al 5 O 12 or 3Y 2 O 3 .5Al 2 O 3 ), ITO (In 2 O 3 / SnO 2 ), and the like are preferable.
また、前記金属含有材料を含む結晶面は、金属窒化物を含有することが好ましい。該金属窒化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、窒化ガリウム(GaN)などが挙げられ、例えば、酸化亜鉛(ZnO)を析出させる場合において、ZnO結晶の格子定数と近似しており、ミスフィット率が小さい点で窒化ガリウム(GaN)が特に好ましい。
前記窒化ガリウム(GaN)としては、有機金属化学気相成長法(MOCVD法)により形成された窒化ガリウムであることが好ましい。ここで、前記有機金属化学気相成長法(MOCVD法)は、有機金属を原料としたCVD法であり、基板表面に原料となるガスを供給し、化学反応により膜を堆積する方法である。例えば、サファイア単結晶のc面上に窒化ガリウムをMOCVD法によりエピタキシャル成長させて成膜することができる。
Moreover, it is preferable that the crystal plane containing the said metal containing material contains a metal nitride. There is no restriction | limiting in particular as this metal nitride, According to the objective, it can select suitably, For example, a gallium nitride (GaN) etc. are mentioned, For example, in the case of depositing a zinc oxide (ZnO), it is a ZnO crystal | crystallization. In particular, gallium nitride (GaN) is preferable in that it has a low misfit rate.
The gallium nitride (GaN) is preferably gallium nitride formed by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Here, the metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method) is a CVD method using an organic metal as a raw material, and is a method of depositing a film by a chemical reaction by supplying a gas as a raw material to the substrate surface. For example, gallium nitride can be epitaxially grown by MOCVD on the c-plane of a sapphire single crystal.
−金属酸化物−
前記基板に析出(成長)させる金属酸化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ウルツ鉱型結晶を有する金属酸化物であることが、欠陥の少ない高い結晶性材料を形成できる点で好ましい。
前記基板に析出させる金属酸化物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ZnO、MgO、Al2O3、In2O3、SiO2、SnO2、SnO2、TiO2、チタン酸バリウム、SrTiO3、PZT、YBCO(YBaCu3O7−x)、YSZ(イットリウム安定化ジルコニア)、YAG(Y3Al5O12又は3Y2O3・5Al2O3)、ITO(In2O3/SnO2)、などが挙げられる。
-Metal oxide-
The metal oxide to be deposited (grown) on the substrate is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, a metal oxide having a wurtzite crystal is a high crystal with few defects. It is preferable in that a conductive material can be formed.
The metal oxide to be deposited on the substrate is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for example, ZnO, MgO, Al 2 O 3, In 2 O 3, SiO 2, SnO 2, SnO 2 , TiO 2 , barium titanate, SrTiO 3 , PZT, YBCO (YBaCu 3 O 7-x ), YSZ (yttrium stabilized zirconia), YAG (Y 3 Al 5 O 12 or 3Y 2 O 3 .5Al 2 O 3 ), ITO (In 2 O 3 / SnO 2 ), and the like.
前記基板に金属酸化物結晶を析出(成長)させる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記基板を金属酸化物結晶が析出可能な反応溶液中に浸漬させて該金属酸化物を含む結晶面に金属酸化物結晶を析出させる水溶液中での結晶成長法が、高価な設備を必要とせず、低コスト、低温プロセスである点で好ましい。 The method for depositing (growing) metal oxide crystals on the substrate is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. For example, the substrate is placed in a reaction solution capable of depositing metal oxide crystals. A crystal growth method in an aqueous solution in which metal oxide crystals are deposited on a crystal plane containing the metal oxide by immersion is preferable because it does not require expensive equipment and is a low-cost and low-temperature process.
前記金属酸化物が析出可能な反応溶液は、金属酸化物結晶が析出可能であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、金属酸化物源、錯化剤、溶媒、pH調整剤などを含有してなる。
前記金属酸化物源としては、基板に析出させる金属酸化物の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、基板に酸化亜鉛(ZnO)を成長させる場合には、Zn及びその塩、並びにZnの水酸化物及びZnの水和物から選択される少なくとも1種が好ましい。
前記Znの塩としては、例えば、Znの硫化物(例えば、ZnSO4・7H2O等)Znの硝酸物(例えば、Zn(NO3)2等)、Znの塩化物(例えば、ZnCl2等)などが挙げられる。
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどが挙げられる。
前記錯化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、などが挙げられる。
前記反応溶液のpHは8.0〜11.0が好ましく、9.0〜10.0がより好ましい。該反応溶液のpHは、金属酸化物結晶の成長が完了して反応溶液中から基板を取り出す時までの変動が小さいことが好ましく、pH変動は1以下であることが好ましい。該反応溶液のpHは、pH調整剤を用いて調整される。該pH調整剤としては、例えば、NaOH、KOH、NH4OHなどが挙げられる。
前記反応溶液の温度は40〜90℃が好ましく、50〜70℃がより好ましい。
The reaction solution capable of precipitating the metal oxide is not particularly limited as long as the metal oxide crystal can be precipitated, and can be appropriately selected according to the purpose. The metal oxide source, complexing agent, solvent, pH It contains a regulator and the like.
The metal oxide source can be appropriately selected according to the type of metal oxide to be deposited on the substrate. For example, when zinc oxide (ZnO) is grown on the substrate, Zn and its salt, and Zn Of these, at least one selected from hydroxides and hydrates of Zn is preferred.
Examples of the Zn salt include Zn sulfide (for example, ZnSO 4 .7H 2 O) Zn nitrate (for example, Zn (NO 3 ) 2 ), Zn chloride (for example, ZnCl 2, etc.) ) And the like.
There is no restriction | limiting in particular as said solvent, According to the objective, it can select suitably, For example, water, methanol, ethanol, isopropyl alcohol, etc. are mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as said complexing agent, According to the objective, it can select suitably, For example, ammonium chloride, ammonium nitrate, ammonium sulfate, etc. are mentioned.
The pH of the reaction solution is preferably 8.0 to 11.0, and more preferably 9.0 to 10.0. The pH of the reaction solution preferably has a small fluctuation until completion of the growth of the metal oxide crystal and the substrate is taken out of the reaction solution, and the pH fluctuation is preferably 1 or less. The pH of the reaction solution is adjusted using a pH adjuster. Examples of the pH adjuster include NaOH, KOH, NH 4 OH and the like.
The temperature of the reaction solution is preferably 40 to 90 ° C, more preferably 50 to 70 ° C.
本発明の金属酸化物構造体の製造方法においては、図2に示すように、反応容器10中に、金属含有材料を含む結晶面が下向となるように基板1を配置して反応溶液3中に浸漬し、該結晶面に金属酸化物膜2を成膜することが好ましい。反応溶液中に基板を上向きに配置して反応させると基板の表面に沈殿が生じて、金属酸化物結晶の析出が阻害されてしまうことがある。 In the method for producing a metal oxide structure of the present invention, as shown in FIG. 2, the substrate 1 is placed in a reaction vessel 10 so that the crystal plane containing the metal-containing material faces downward, and the reaction solution 3 It is preferable to immerse in and form the metal oxide film 2 on the crystal plane. When the substrate is placed upward in the reaction solution and reacted, precipitation may occur on the surface of the substrate, which may inhibit the precipitation of metal oxide crystals.
ここで、本発明の金属酸化物構造体の製造方法の一例について、サファイア基板上に酸化亜鉛を成長させる場合を例にして具体的に説明する。
図1に示すように、まず、反応容器としてのビーカー10中に、金属酸化物源としてのZnSO4・7H2Oを水中に[Zn2+]が0.02Mとなるように1時間撹拌して溶解した。この溶液中に錯化剤としてのNH4ClをRa=[NH4+]/[Zn2+]=30となるように30分間撹拌して、[Zn2+]が0.02Mである母液を調製する。
次に、得られた母液に水及びNaOH水溶液を[Zn2+]が0.01M、pH=9.5となるように添加し、ZnO結晶成長用溶液を作製した。
得られたZnO結晶成長用溶液中に、図2に示すように、基板のZnO結晶を析出させる結晶面が下側になるように配置し、60℃にて24時間浸漬した。基板を取り出し、乾燥させた。なお、基板取り出し後の反応溶液のpHは9.41であった。
Here, an example of the method for producing the metal oxide structure of the present invention will be specifically described by taking as an example the case of growing zinc oxide on a sapphire substrate.
As shown in FIG. 1, first, in a beaker 10 as a reaction vessel, ZnSO 4 .7H 2 O as a metal oxide source was stirred in water for 1 hour so that [Zn 2+ ] was 0.02M. Dissolved. NH 4 Cl as a complexing agent is stirred in this solution for 30 minutes so that Ra = [NH 4+ ] / [Zn 2+ ] = 30 to prepare a mother liquor with [Zn 2+ ] of 0.02M. .
Next, water and an aqueous NaOH solution were added to the obtained mother liquor so that [Zn 2+ ] was 0.01 M and pH = 9.5 to prepare a ZnO crystal growth solution.
In the obtained solution for ZnO crystal growth, as shown in FIG. 2, it arrange | positioned so that the crystal plane which precipitates the ZnO crystal | crystallization of a board | substrate might become the lower side, and it immersed for 24 hours at 60 degreeC. The substrate was removed and dried. The pH of the reaction solution after removing the substrate was 9.41.
本発明の金属酸化物構造体の製造方法により製造される金属酸化物構造体は、アスペクト比が1より大きいことが好ましく、針状及び棒状のいずれかの形状を有してなるのが好ましい。なお、前記アスペクト比は、前記金属酸化物構造体の長さと直径との比を表し、その数値は大きいほど好ましい。
前記金属酸化物構造体は、基板上に針状及び棒状のいずれかの形状の金属酸化物結晶が垂直に配列されており、例えば、絶縁体、導電体、固体電解質、蛍光表示管、EL素子、セラミックコンデンサー、アクチュエーター、レーザー発振素子、冷陰極素子、強誘電体メモリー、圧電体、サーミスター、バリスタ、超伝導体、プリント基板等の電子材料、電磁波シールド材、光誘電体、光スイッチ、光センサー、太陽電池、光波長変換素子、光吸収フィルター等の光素子、温度センサー、ガスセンサー等のセンサー材料、表面修飾剤、表面保護剤、反射防止剤、抗菌、防汚効果等を目的とする表面改質剤、気相や液相やその両方の相における触媒やその担体等に使用することができる。
The metal oxide structure produced by the method for producing a metal oxide structure of the present invention preferably has an aspect ratio larger than 1, and preferably has one of a needle shape and a rod shape. The aspect ratio represents the ratio between the length and the diameter of the metal oxide structure, and the larger the value, the better.
In the metal oxide structure, metal oxide crystals in either a needle shape or a bar shape are vertically arranged on a substrate. For example, an insulator, a conductor, a solid electrolyte, a fluorescent display tube, an EL element , Ceramic capacitors, actuators, laser oscillation elements, cold cathode elements, ferroelectric memories, piezoelectric bodies, thermistors, varistors, superconductors, printed circuit boards and other electronic materials, electromagnetic shielding materials, photodielectrics, optical switches, light Sensors, solar cells, optical wavelength conversion elements, optical elements such as light absorption filters, sensor materials such as temperature sensors and gas sensors, surface modifiers, surface protective agents, antireflective agents, antibacterial, antifouling effects, etc. It can be used as a surface modifier, a catalyst in a gas phase, a liquid phase, or both phases, a carrier thereof, and the like.
本発明の金属酸化物粒子の製造方法は、本発明の金属酸化物構造体を基板から分離させて金属酸化物粒子を製造する工程を含んでなり、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。 The method for producing metal oxide particles of the present invention comprises a step of producing metal oxide particles by separating the metal oxide structure of the present invention from the substrate, and further comprises other steps as necessary. Become.
前記分離としては、例えば、(1)基板上に析出した金属酸化物結晶を根元から切断する態様、(2)金属酸化物結晶が析出した基板から該基板のみを溶解除去する態様が好ましい。
前記(1)基板上に析出した金属酸化物結晶を根元から切断する方法としては、例えば、レーザー照射、振動、超音波、ナノカッターによる切断、などが挙げられる。
前記(2)の基板のみを溶解除去する方法としては、例えば、基板のみを溶解する薬品を用いて除去する方法、表面に析出した金属酸化物結晶に保護剤を塗布し、薬品を用いて基板を溶解する方法などが挙げられる。
As the separation, for example, (1) a mode in which the metal oxide crystal deposited on the substrate is cut from the base, and (2) a mode in which only the substrate is dissolved and removed from the substrate on which the metal oxide crystal is deposited are preferable.
Examples of the method (1) of cutting the metal oxide crystal deposited on the substrate from the base include laser irradiation, vibration, ultrasonic waves, and cutting with a nanocutter.
Examples of the method of dissolving and removing only the substrate of (2) include, for example, a method of removing using a chemical that dissolves only the substrate, a method in which a protective agent is applied to the metal oxide crystal deposited on the surface, and the substrate is used by using the chemical. And the like.
本発明の金属酸化物微粒子の製造方法により製造される金属酸化物微粒子は、アスペクト比が1より大きいことが好ましく、針状及び棒状のいずれかの形状を有してなるのが好ましい。なお、前記アスペクト比は、前記金属酸化物微粒子の長さと直径との比を表し、その数値は大きいほど好ましい。
前記金属酸化物微粒子の平均粒子長さとしては、0.05〜30μmが好ましく、0.05〜5μmがより好ましい。該平均粒子長さが30μmを超えると、散乱の影響を大きく受けることがあり、光学用途への適応性が低下することがある。
The metal oxide fine particles produced by the method for producing metal oxide fine particles of the present invention preferably have an aspect ratio larger than 1, and preferably have one of a needle shape and a rod shape. The aspect ratio represents the ratio between the length and the diameter of the metal oxide fine particles, and the larger the value, the more preferable.
The average particle length of the metal oxide fine particles is preferably 0.05 to 30 μm, and more preferably 0.05 to 5 μm. When the average particle length exceeds 30 μm, it may be greatly affected by scattering, and the adaptability to optical applications may be reduced.
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
単結晶基板としてサファイア(Al2O3)基板を用いた。該サファイア基板のc面(0001)を一定方位への規則的な結晶配向構造を有する金属含有材料を含む結晶面として用いた。基板の格子定数、及びミスフィット率を表1に示す。このサファイア基板について、下記測定条件に従ったX線回折装置(XRD)による回折パターンを図3に示す。図3の結果から、サファイア基板のc面(0001)は単結晶材料から形成されていることが認められる。
Example 1
A sapphire (Al 2 O 3 ) substrate was used as the single crystal substrate. The c-plane (0001) of the sapphire substrate was used as a crystal plane containing a metal-containing material having a regular crystal orientation structure in a fixed orientation. Table 1 shows the lattice constant and misfit rate of the substrate. FIG. 3 shows a diffraction pattern of this sapphire substrate by an X-ray diffractometer (XRD) according to the following measurement conditions. From the result of FIG. 3, it is recognized that the c-plane (0001) of the sapphire substrate is formed of a single crystal material.
<XRD測定条件>
・Rigaku製、RAD=C
・CuKα
・Scanning Mode:2θ/θ
・Scanning Type:continuous
・X−Ray:50kV/120mA
・発散スリット:1deg.
・散乱スリット:1deg.
・受光スリット:0.15mm
・Start:20
・Stop:70
・Step:0.01
<XRD measurement conditions>
・ Rigaku, RAD = C
・ CuKα
・ Scanning Mode: 2θ / θ
・ Scanning Type: continuous
・ X-Ray: 50kV / 120mA
Divergent slit: 1 deg.
Scattering slit: 1 deg.
・ Reception slit: 0.15mm
・ Start: 20
・ Stop: 70
-Step: 0.01
まず、図1に示すように、金属酸化物源としてのZnSO4・7H2Oを水中に[Zn2+]が0.02Mとなるように1時間撹拌して溶解した。この溶液中に錯化剤としてのNH4ClをRa=[NH4+]/[Zn2+]=30となるように30分間撹拌して、[Zn2+]が0.02Mである母液を調製した。
次に、得られた母液に水及びNaOH水溶液を[Zn2+]が0.01M、pH=9.5となるように添加した。以上により、ZnO結晶成長用溶液を作製した。
次に、得られたZnO結晶成長用溶液中に基板を、図2に示すように、ZnOを析出させる結晶面が下側になるように配置し、60℃にて24時間浸漬した。その後、基板を取り出し、乾燥させた。なお、基板取り出し後の溶液のpHは9.41であった。
First, as shown in FIG. 1, ZnSO 4 .7H 2 O as a metal oxide source was dissolved in water by stirring for 1 hour so that [Zn 2+ ] was 0.02M. NH 4 Cl as a complexing agent was stirred in this solution for 30 minutes so that Ra = [NH 4+ ] / [Zn 2+ ] = 30 to prepare a mother liquor having [Zn 2+ ] of 0.02M. .
Next, water and an aqueous NaOH solution were added to the obtained mother liquor so that [Zn 2+ ] was 0.01 M and pH = 9.5. As described above, a ZnO crystal growth solution was prepared.
Next, as shown in FIG. 2, the substrate was placed in the obtained ZnO crystal growth solution so that the crystal plane on which ZnO was deposited was on the lower side, and immersed at 60 ° C. for 24 hours. Thereafter, the substrate was taken out and dried. The pH of the solution after removing the substrate was 9.41.
乾燥後のZnO結晶を電解放出型走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社日立製作所製、S−900)により観察した。このときのSEM写真を図5及び図6に示す。図5Aは平面図、図5Bは側面斜視図である。図6Aは平面図、図6Bは側面斜視図である。該SEM写真から、基板の結晶面には、底面の半径が250〜450nm程度の六角柱が複数本間隔をあけて集積している。六角柱の高さは250〜450nmであり、どの六角柱も向きが揃っている。
また、基板に酸化亜鉛を成長させた後におけるX線回折装置(XRD)による回折パターンを図4に示す。図4の結果から、酸化亜鉛の002面のみが選択的に成長していることが認められる。
The dried ZnO crystal was observed with a field emission scanning electron microscope (SEM) (S-900, manufactured by Hitachi, Ltd.). The SEM photograph at this time is shown in FIGS. 5A is a plan view and FIG. 5B is a side perspective view. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a side perspective view. From the SEM photograph, a plurality of hexagonal columns having a bottom surface radius of about 250 to 450 nm are accumulated on the crystal plane of the substrate at intervals. The height of the hexagonal column is 250 to 450 nm, and all the hexagonal columns are aligned.
FIG. 4 shows a diffraction pattern by an X-ray diffractometer (XRD) after zinc oxide is grown on the substrate. From the result of FIG. 4, it is recognized that only the 002 plane of zinc oxide is selectively grown.
(実施例2)
サファイア基板のc面(0001)上にMOCVD法にて膜厚1.5μmの窒化ガリウム(GaN)膜を成膜して、GaN膜被覆サファイア基板を作製した。
この基板の格子定数、及びミスフィット率を表1に示す。また、X線回折装置(XRD)による回折パターンを図7に示す。図7の結果から、得られたGaN膜被覆サファイア基板は、サファイア基板のc面(0001)に窒化ガリウムがエピタキシャル成長したエピタキシャル材料から形成されていることが認められる。
(Example 2)
A gallium nitride (GaN) film having a film thickness of 1.5 μm was formed on the c-plane (0001) of the sapphire substrate by MOCVD to produce a GaN film-coated sapphire substrate.
Table 1 shows the lattice constant and misfit rate of this substrate. A diffraction pattern by an X-ray diffractometer (XRD) is shown in FIG. From the result of FIG. 7, it is recognized that the obtained GaN film-coated sapphire substrate is formed of an epitaxial material in which gallium nitride is epitaxially grown on the c-plane (0001) of the sapphire substrate.
次に、得られたGaN膜被覆サファイア基板を用いて、実施例1と同様にして、酸化亜鉛(ZnO)の結晶成長を行った。なお、基板取り出し後の溶液のpHは9.47であった。
乾燥後のZnO結晶を電解放出型走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社日立製作所製、S−900)により観察した。このときのSEM写真を図9に示す。
該SEM写真から、基板に対し垂直に立った、底面の半径が2.3μm程度、高さが1.2μm程度の六角柱、高さが20μm程度の六角錐(倒れている)、基板に対し平行に配置されているものも見られた。これらは、折れ跡断面と六角柱の根元断面とが一致することから析出成長時には垂直に立っていたものが何らかの原因で折れたものと推測される(図9B、図9C参照)。
また、X線回折装置(XRD)による回折パターンを図8に示す。図8の結果から、酸化亜鉛の002面が選択的に成長していることが認められる。
Next, crystal growth of zinc oxide (ZnO) was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained GaN film-coated sapphire substrate. The pH of the solution after removing the substrate was 9.47.
The dried ZnO crystal was observed with a field emission scanning electron microscope (SEM) (S-900, manufactured by Hitachi, Ltd.). The SEM photograph at this time is shown in FIG.
From the SEM photograph, a hexagonal column with a bottom radius of about 2.3 μm and a height of about 1.2 μm, a hexagonal pyramid with a height of about 20 μm (falling down), standing perpendicular to the substrate, Some were arranged in parallel. Since the fold cross section and the base cross section of the hexagonal column coincide with each other, it is assumed that what was standing vertically during the precipitation growth was broken for some reason (see FIGS. 9B and 9C).
A diffraction pattern by an X-ray diffractometer (XRD) is shown in FIG. From the result of FIG. 8, it is recognized that the 002 plane of zinc oxide is selectively grown.
(比較例1)
ガラス基板上にZnOをゾルゲルコートしたZnOゾルゲルコート基板を以下のようにして作製した。
まず、2−メトキシエタノール及び2−アミノエタノール中に、Zn(CH3COO)2・2H2Oを[2−アミノエタノール]/[Zn]=1.0となるように添加し、1時間撹拌した。
得られた[Zn2+]=0.75Mの前駆溶液をスライドガラス上にスピンコートにより3000回転/分、10秒で塗布し、400℃にて15分間熱処理した。以上により、ZnOゾルゲルコート基板を作製した。
この基板の格子定数、及びミスフィット率を表1に示す。また、X線回折装置(XRD)による回折パターンではピークは認められなかった。その原因として、成長したZnOは結晶体であったがこの膜の膜厚が非常に薄かったか、あるいはZnOがアモルファスであったことが考えられる。
(Comparative Example 1)
A ZnO sol-gel coated substrate in which ZnO was sol-gel coated on a glass substrate was produced as follows.
First, Zn (CH 3 COO) 2 .2H 2 O was added to 2-methoxyethanol and 2-aminoethanol so that [2-aminoethanol] / [Zn] = 1.0 and stirred for 1 hour. did.
The obtained [Zn 2+ ] = 0.75M precursor solution was applied onto a slide glass by spin coating at 3000 rpm for 10 seconds, and heat-treated at 400 ° C. for 15 minutes. Thus, a ZnO sol-gel coated substrate was produced.
Table 1 shows the lattice constant and misfit rate of this substrate. Further, no peak was observed in the diffraction pattern by the X-ray diffractometer (XRD). The cause is considered that the grown ZnO was a crystal, but this film was very thin, or ZnO was amorphous.
次に、得られたZnOゾルゲルコート基板上に、反応時間を6時間、12時間、24時間、及び72時間に変えた以外は、実施例1と同様にして、ZnO結晶を成長させた。なお、基板取り出し後の溶液のpHは、6時間後では9.45、12時間後では9.45、24時間後では9.42、72時間後では9.42であった。 Next, ZnO crystals were grown on the obtained ZnO sol-gel coated substrate in the same manner as in Example 1 except that the reaction time was changed to 6 hours, 12 hours, 24 hours, and 72 hours. The pH of the solution after removing the substrate was 9.45 after 6 hours, 9.45 after 12 hours, 9.42 after 24 hours, and 9.42 after 72 hours.
乾燥後のZnO結晶を電解放出型走査型電子顕微鏡(SEM)(株式会社日立製作所製、S−900)により観察した。このときのSEM写真を図10〜図12に示す。。図10Aは12時間浸漬後の平面図、図10Bは12時間浸漬後の側面斜視図である。図11Aは24時間浸漬後の平面図、図11Bは24時間浸漬後の側面斜視図である。図12Aは72時間浸漬後の平面図、図12Bは72時間浸漬後の側面斜視図である。
該SEM写真から、底面の半径が40〜60nm程度の六角柱が基板上に密に形成され、成長方向も実施例1に比べて不均一であった。膜厚は6時間で1.4μm、12時間で1.6μm、24時間で2.0μm、72時間で2.7μmであった。
また、X線回折装置(XRD)による回折パターンを図13に示す。図13の結果から、酸化亜鉛の002面が選択的に成長し、浸漬時間が長くなるほど、ピーク高さが増加することが認められる。ただし、実施例1及び2に比べてピークは弱く、結晶性が低いものであった。
The dried ZnO crystal was observed with a field emission scanning electron microscope (SEM) (S-900, manufactured by Hitachi, Ltd.). The SEM photograph at this time is shown in FIGS. . FIG. 10A is a plan view after immersion for 12 hours, and FIG. 10B is a side perspective view after immersion for 12 hours. FIG. 11A is a plan view after immersion for 24 hours, and FIG. 11B is a side perspective view after immersion for 24 hours. 12A is a plan view after 72 hours of immersion, and FIG. 12B is a side perspective view after 72 hours of immersion.
From the SEM photograph, hexagonal columns having a bottom radius of about 40 to 60 nm were densely formed on the substrate, and the growth direction was also non-uniform compared to Example 1. The film thickness was 1.4 μm at 6 hours, 1.6 μm at 12 hours, 2.0 μm at 24 hours, and 2.7 μm at 72 hours.
A diffraction pattern obtained by an X-ray diffractometer (XRD) is shown in FIG. From the results of FIG. 13, it is recognized that the peak height increases as the 002 surface of zinc oxide grows selectively and the immersion time becomes longer. However, the peak was weaker than in Examples 1 and 2, and the crystallinity was low.
*ミスフィット率(%)=[(A−A0)/A0]×100
ただし、前記式中、Aは金属含有材料を含む結晶面を有する基板のa軸方向の格子定数を表す。A0は結晶面に析出させる金属酸化物結晶のa軸方向の格子定数を表す。
* Misfit rate (%) = [(A−A 0 ) / A 0 ] × 100
However, in said formula, A represents the lattice constant of the a-axis direction of the board | substrate which has a crystal plane containing a metal containing material. A 0 represents the lattice constant in the a-axis direction of the metal oxide crystal deposited on the crystal plane.
本発明の金属酸化物構造体の製造方法により製造された金属酸化物構造体及び金属酸化物粒子の製造方法により製造された金属酸化物粒子は、絶縁体、導電体、固体電解質、蛍光表示管、EL素子、セラミックコンデンサー、アクチュエーター、レーザー発振素子、冷陰極素子、強誘電体メモリー、圧電体、サーミスター、バリスタ、超伝導体、プリント基板等の電子材料、電磁波シールド材、光誘電体、光スイッチ、光センサー、太陽電池、光波長変換素子、光吸収フィルター等の光素子、温度センサー、ガスセンサー等のセンサー材料、表面修飾剤、表面保護剤、反射防止剤、抗菌、防汚効果等を目的とする表面改質剤、気相や液相やその両方の相における触媒やその担体等に幅広く用いることができる。 The metal oxide structure produced by the method for producing a metal oxide structure of the present invention and the metal oxide particles produced by the method for producing metal oxide particles include an insulator, a conductor, a solid electrolyte, and a fluorescent display tube. EL devices, ceramic capacitors, actuators, laser oscillation devices, cold cathode devices, ferroelectric memories, piezoelectric materials, thermistors, varistors, superconductors, printed circuit boards and other electronic materials, electromagnetic shielding materials, photodielectric materials, light Optical elements such as switches, photosensors, solar cells, light wavelength conversion elements, light absorption filters, sensor materials such as temperature sensors and gas sensors, surface modifiers, surface protective agents, antireflection agents, antibacterial, antifouling effects, etc. It can be widely used as a target surface modifier, a catalyst in the gas phase, liquid phase, or both phases, a carrier thereof, and the like.
1 基板(サファイア単結晶基板)
2 金属酸化物膜(ZnO)
3 反応溶液
10 反応容器(ビーカー)
1 Substrate (Sapphire single crystal substrate)
2 Metal oxide film (ZnO)
3 Reaction solution 10 Reaction vessel (beaker)
Claims (23)
<数式1>
ミスフィット率(%)=[(A−A0)/A0]×100 When the lattice constant in the a-axis direction of the substrate having a crystal plane containing a metal-containing material is A, and the lattice constant in the a-axis direction of the metal oxide crystal deposited on the crystal plane is A 0 , The method for producing a metal oxide structure according to any one of claims 1 to 5, wherein a misfit rate is 48% or less.
<Formula 1>
Misfit rate (%) = [(A−A 0 ) / A 0 ] × 100
The metal oxide particles according to claim 22, wherein the metal oxide particles have any one of a needle shape and a rod shape.
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