JP2006176383A - マンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法 - Google Patents
マンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006176383A JP2006176383A JP2004373709A JP2004373709A JP2006176383A JP 2006176383 A JP2006176383 A JP 2006176383A JP 2004373709 A JP2004373709 A JP 2004373709A JP 2004373709 A JP2004373709 A JP 2004373709A JP 2006176383 A JP2006176383 A JP 2006176383A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- manganese
- gallium nitride
- powder
- doped
- wire
- 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
Images
Abstract
【課題】磁気センサー、アクチュエーター、発光ダイオードなどへの応用が期待されてい
るマンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法を提供する。
【解決手段】酸化ガリウム粉末、リン化マンガン粉末および二酸化マンガン粉末の混合物
を、流量100〜400sccmのアンモニアガスを流しながら、1353〜1423Kの温度に0.5〜1時間
加熱して、直径100〜500ナノメートル、長さ数十マイクロメートルのマンガンがドープさ
れた窒化ガリウムナノワイヤーを製造する。
【選択図】 図１
るマンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法を提供する。
【解決手段】酸化ガリウム粉末、リン化マンガン粉末および二酸化マンガン粉末の混合物
を、流量100〜400sccmのアンモニアガスを流しながら、1353〜1423Kの温度に0.5〜1時間
加熱して、直径100〜500ナノメートル、長さ数十マイクロメートルのマンガンがドープさ
れた窒化ガリウムナノワイヤーを製造する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、磁気、電子、光学分野の機能性デバイスとして、磁気センサー、アクチュエ
ーター、光記録、発光ダイオード等に利用されることが期待されているマンガンがドープ
された窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法に関する。
ーター、光記録、発光ダイオード等に利用されることが期待されているマンガンがドープ
された窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法に関する。
マンガンがドープされた二次元の窒化ガリウム薄膜は、窒化ガリウム薄膜上にマンガン
をレーザー加熱法で堆積させた後、250〜800℃でアニールすることにより、マンガンを窒
化ガリウム中に拡散させて製造している（例えば、非特許文献１）。また、マンガンがド
ープされた一次元の窒化ガリウムナノワイヤーは、ガリウムのアセチルアセトン、マンガ
ンのアセチルアセトンおよびカーボンナノチューブの混合物をアンモニア気流中で、195
℃、１時間加熱した後、さらに260℃で１時間保持し、最後に950℃で４時間加熱すること
により製造されている（例えば、非特許文献２）。さらに、オートクレーブの中に、金属
ガリウム、リチウムアミド、マンガンを仕込み、アンモニアガスで満たして、500℃で反
応させることにより、マンガンがドープされた窒化ガリウムの微結晶を得る方法も知られ
ている（例えば、非特許文献３）。
をレーザー加熱法で堆積させた後、250〜800℃でアニールすることにより、マンガンを窒
化ガリウム中に拡散させて製造している（例えば、非特許文献１）。また、マンガンがド
ープされた一次元の窒化ガリウムナノワイヤーは、ガリウムのアセチルアセトン、マンガ
ンのアセチルアセトンおよびカーボンナノチューブの混合物をアンモニア気流中で、195
℃、１時間加熱した後、さらに260℃で１時間保持し、最後に950℃で４時間加熱すること
により製造されている（例えば、非特許文献２）。さらに、オートクレーブの中に、金属
ガリウム、リチウムアミド、マンガンを仕込み、アンモニアガスで満たして、500℃で反
応させることにより、マンガンがドープされた窒化ガリウムの微結晶を得る方法も知られ
ている（例えば、非特許文献３）。
M.L.Reed,ほか、Mater.Lett.51巻、500頁、2001年
F.L.Deepak,ほか、Chem.Phys.Lett.374巻、314頁、2003年
M.Zajac,ほか、Appl.Phys.Lett.78巻、1276頁、2001年
本発明は、上記のようなカーボンナノチューブを鋳型として用いることなく、原料とし
て市販品の粉末を使用して加熱するだけの簡便な方法でマンガンがドープされた窒化ガリ
ウムナノワイヤーを製造する方法を提供することを解決すべき課題としている。
て市販品の粉末を使用して加熱するだけの簡便な方法でマンガンがドープされた窒化ガリ
ウムナノワイヤーを製造する方法を提供することを解決すべき課題としている。
本発明は、酸化ガリウム粉末、リン化マンガン粉末および二酸化マンガン粉末の三成分
混合物を100〜400sccmの流量のアンモニアガスを流しながら、1353〜1423Kの温度で0.5〜
1時間加熱することにより、直径100〜400ナノメートル、長さ数十マイクロメートルのマ
ンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーを製造する方法である。
混合物を100〜400sccmの流量のアンモニアガスを流しながら、1353〜1423Kの温度で0.5〜
1時間加熱することにより、直径100〜400ナノメートル、長さ数十マイクロメートルのマ
ンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーを製造する方法である。
本発明により、鋳型を使用することなく、簡便な方法で、機能性デバイス用として有用
なマンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーが製造可能となった。
なマンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーが製造可能となった。
酸化ガリウム粉末、リン化マンガン粉末および二酸化マンガン粉末の三成分混合物をア
ルミナボートに入れ、このアルミナボートを横型石英管状炉の中に設置する。反応の準備
段階としてアルゴンガスを200sccm程度の流量で流しながら、1073Kに加熱し、この温度に
達したとき、アルゴンガスを流すことをやめて、アンモニアガスを100〜400sccmの流量で
流しながら、1353〜1423Kの温度で、0.5〜1時間加熱する。
ルミナボートに入れ、このアルミナボートを横型石英管状炉の中に設置する。反応の準備
段階としてアルゴンガスを200sccm程度の流量で流しながら、1073Kに加熱し、この温度に
達したとき、アルゴンガスを流すことをやめて、アンモニアガスを100〜400sccmの流量で
流しながら、1353〜1423Kの温度で、0.5〜1時間加熱する。
上記において、出発原料の三成分混合物のうち、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）粉末の重
量は、酸化ガリウム粉末とリン化マンガン粉末の総重量に対して、0＜ＭｎＯ２＜8重量％
の範囲が好ましく、8%以上では、二酸化マンガンが生成した窒化ガリウムに溶解しない。
８重量部を越えると、二酸化マンガンが窒化ガリウム中で最大溶解度に達するので、生成
物が少量しか得られない。０重量部のときには、マンガンのドープ量はおよそ2atom%にな
る。
量は、酸化ガリウム粉末とリン化マンガン粉末の総重量に対して、0＜ＭｎＯ２＜8重量％
の範囲が好ましく、8%以上では、二酸化マンガンが生成した窒化ガリウムに溶解しない。
８重量部を越えると、二酸化マンガンが窒化ガリウム中で最大溶解度に達するので、生成
物が少量しか得られない。０重量部のときには、マンガンのドープ量はおよそ2atom%にな
る。
アンモニアガスを流しながら加熱するときの温度は、1353〜1423Kの範囲が好ましく、1
423Kで十分に分解や反応が進行するので、これ以上の温度にする必要はない。1353K以下
の温度ではリン化マンガンの分解や酸化ガリウムの分解が起こらないので、マンガンを含
有した窒化ガリウムが生成しない。
423Kで十分に分解や反応が進行するので、これ以上の温度にする必要はない。1353K以下
の温度ではリン化マンガンの分解や酸化ガリウムの分解が起こらないので、マンガンを含
有した窒化ガリウムが生成しない。
加熱時間は、0.5〜1時間の範囲が好ましく、1時間以上加熱すると生成するナノワイヤ
ーの直径が太くなりすぎる。0.5時間未満では、収量が低下するとともに、生成物の中に
粒子状の物質を含む。アンモニアガスの流量は100〜400sccmの範囲が好ましく、400sccm
以上の流量では、勢いが強すぎて生成物が下流に流されて、石英管を詰まらせて危険であ
る。100sccm以下では収量が低下する。
ーの直径が太くなりすぎる。0.5時間未満では、収量が低下するとともに、生成物の中に
粒子状の物質を含む。アンモニアガスの流量は100〜400sccmの範囲が好ましく、400sccm
以上の流量では、勢いが強すぎて生成物が下流に流されて、石英管を詰まらせて危険であ
る。100sccm以下では収量が低下する。
上記の操作を施すことにより、淡黄色の繊維状物質がアルミナボート上に生成する。
生成した繊維状物質を分析することにより、直径100〜400ナノメートル、長さ数十マイク
ロメートルを有するマンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーであることが確認
される。
生成した繊維状物質を分析することにより、直径100〜400ナノメートル、長さ数十マイク
ロメートルを有するマンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーであることが確認
される。
次に、実施例を示して、さらに具体的に説明する。
和光純薬工業（株）製の酸化ガリウム粉末（純度99.99%）0.397g、高純度化学研究所（
株）製のリン化マンガン粉末（純度99.9%）0.299gおよび和光純薬工業（株）製の二酸化
マンガン粉末（純度一級）0.032gの三成分混合物をアルミナボートに入れ、このアルミナ
ボートを横型石英管状炉内に設置した。アルゴンガスを200sccmの流量で流しながら、107
3Kまで昇温した。この温度に達したとき、アルゴンガスを流すことをやめ、アンモニアガ
スを300sccmの流量で流しながら、1423Kに温度を上げ、この温度に1時間保持した。アル
ミナボート内に淡黄色の繊維状物質が堆積した。
和光純薬工業（株）製の酸化ガリウム粉末（純度99.99%）0.397g、高純度化学研究所（
株）製のリン化マンガン粉末（純度99.9%）0.299gおよび和光純薬工業（株）製の二酸化
マンガン粉末（純度一級）0.032gの三成分混合物をアルミナボートに入れ、このアルミナ
ボートを横型石英管状炉内に設置した。アルゴンガスを200sccmの流量で流しながら、107
3Kまで昇温した。この温度に達したとき、アルゴンガスを流すことをやめ、アンモニアガ
スを300sccmの流量で流しながら、1423Kに温度を上げ、この温度に1時間保持した。アル
ミナボート内に淡黄色の繊維状物質が堆積した。
図１に、淡黄色の繊維状物質の透過型電子顕微鏡像の写真を示した。直径が100〜500ナ
ノメートルで、長さが数十マイクロメートルのナノワイヤーが生成していることが分かっ
た。
ノメートルで、長さが数十マイクロメートルのナノワイヤーが生成していることが分かっ
た。
図２に、この堆積物のエネルギー分散型X線分析の結果を示した。ガリウム、マンガン
、窒素および少量の燐からなる成分が存在していることが分かった。窒素とガリウムの原
子比は1:1よりもわずかに大きく、マンガンの量は5.3〜9.4atom%であることが分かった。
なお、銅のシグナルは試料を観測するために用いた銅グリッドに由来するものである。
、窒素および少量の燐からなる成分が存在していることが分かった。窒素とガリウムの原
子比は1:1よりもわずかに大きく、マンガンの量は5.3〜9.4atom%であることが分かった。
なお、銅のシグナルは試料を観測するために用いた銅グリッドに由来するものである。
本発明により、マンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造が可能となっ
たので、磁気センサー、アクチュエーター、発光ダイオードなどへの利用が期待される。
たので、磁気センサー、アクチュエーター、発光ダイオードなどへの利用が期待される。
Claims (5)
- 酸化ガリウム粉末、リン化マンガン粉末および二酸化マンガン粉末の三成分混合物をア
ンモニアガス気流中で加熱することを特徴とするマンガンがドープされた窒化ガリウムナ
ノワイヤーの製造方法。 - 前記において、加熱温度を1353〜1423Kの範囲とすることを特徴とする請求項１に記載
のマンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法。 - 前記において、加熱時間を0.5〜1時間の範囲とすることを特徴とする請求項１又は２に
記載のマンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法。 - 前記において、アンモニアガスの流量を100〜400sccmの範囲とすることを特徴とする請求
項１ないし３の何れかに記載のマンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造
方法。 - 前記において、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）粉末の重量は、酸化ガリウム粉末とリン化マ
ンガン粉末の合計量１００重量部に対し、0〜8重量部の範囲とすることを特徴とする請求
項１ないし４の何れかに記載のマンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004373709A JP4528938B2 (ja) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | マンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004373709A JP4528938B2 (ja) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | マンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006176383A true JP2006176383A (ja) | 2006-07-06 |
| JP4528938B2 JP4528938B2 (ja) | 2010-08-25 |
Family
ID=36730847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004373709A Expired - Fee Related JP4528938B2 (ja) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | マンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4528938B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100826308B1 (ko) | 2006-07-25 | 2008-04-30 | 연세대학교 산학협력단 | 질화갈륨/산화갈륨 나노케이블, 나노케이블을 이용한전계효과 트랜지스터 및 그 제조 방법 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61256907A (ja) * | 1985-05-10 | 1986-11-14 | Hitachi Ltd | α型窒化けい素の製造方法 |
| JPH02222829A (ja) * | 1988-11-02 | 1990-09-05 | Centre Natl Rech Scient <Cnrs> | 大気中の環元性ガス選択検出器用に好適なガリウム窒化物およびオキシ窒化物、その製造方法、およびこれを含有する検出装置 |
| JPH05508612A (ja) * | 1990-07-24 | 1993-12-02 | イートン コーポレーション | 高密度化補助剤での窒化ケイ素の製造および結果物 |
| JP2000198978A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-18 | Futaba Corp | 窒化ガリウム蛍光体の製造方法、酸化ガリウムの製造方法及び酸化ガリウム |
| JP2004532133A (ja) * | 2001-03-30 | 2004-10-21 | ザ・リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・カリフォルニア | ナノ構造及びナノワイヤーの組立方法並びにそれらから組立てられた装置 |
| JP2004339020A (ja) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | National Institute For Materials Science | 窒化ガリウムナノチューブの製造方法 |
| JP2006512218A (ja) * | 2002-12-09 | 2006-04-13 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァーシティー オブ カリフォルニア | ナノチューブを製造する犠牲テンプレート方法 |
-
2004
- 2004-12-24 JP JP2004373709A patent/JP4528938B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61256907A (ja) * | 1985-05-10 | 1986-11-14 | Hitachi Ltd | α型窒化けい素の製造方法 |
| JPH02222829A (ja) * | 1988-11-02 | 1990-09-05 | Centre Natl Rech Scient <Cnrs> | 大気中の環元性ガス選択検出器用に好適なガリウム窒化物およびオキシ窒化物、その製造方法、およびこれを含有する検出装置 |
| JPH05508612A (ja) * | 1990-07-24 | 1993-12-02 | イートン コーポレーション | 高密度化補助剤での窒化ケイ素の製造および結果物 |
| JP2000198978A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-18 | Futaba Corp | 窒化ガリウム蛍光体の製造方法、酸化ガリウムの製造方法及び酸化ガリウム |
| JP2004532133A (ja) * | 2001-03-30 | 2004-10-21 | ザ・リージェンツ・オブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・カリフォルニア | ナノ構造及びナノワイヤーの組立方法並びにそれらから組立てられた装置 |
| JP2006512218A (ja) * | 2002-12-09 | 2006-04-13 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニヴァーシティー オブ カリフォルニア | ナノチューブを製造する犠牲テンプレート方法 |
| JP2004339020A (ja) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | National Institute For Materials Science | 窒化ガリウムナノチューブの製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100826308B1 (ko) | 2006-07-25 | 2008-04-30 | 연세대학교 산학협력단 | 질화갈륨/산화갈륨 나노케이블, 나노케이블을 이용한전계효과 트랜지스터 및 그 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4528938B2 (ja) | 2010-08-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW554388B (en) | Methods of fabricating nanostructures and nanowires and devices fabricated therefrom | |
| Sardar et al. | InN nanocrystals, nanowires, and nanotubes | |
| Dolado et al. | Zn2GeO4/SnO2 Nanowire Heterostructures Driven by Plateau–Rayleigh Instability | |
| Zhang et al. | Fabrication, structural characterization and optical properties of semiconducting gallium oxide nanobelts | |
| Liang et al. | Synthesis and photoluminescence properties of ZnO nanowires and nanorods by thermal oxidation of Zn precursors | |
| Li et al. | Fabrication and characterization of ZnO micro and nanostructures prepared by thermal evaporation | |
| JP4528938B2 (ja) | マンガンがドープされた窒化ガリウムナノワイヤーの製造方法 | |
| KR101348728B1 (ko) | 나노와이어 내부에 귀금속을 불연속적으로 포함하는 산화갈륨 나노와이어의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 산화갈륨 나노와이어 | |
| Xu et al. | Preparation of novel saw-toothed and riblike α-Si3N4 whiskers | |
| JP2008311396A (ja) | 薄壁のグラフィチック・カーボンナノチューブで被覆されたヘテロ接合含有窒化マグネシウム・ナノワイヤ及びガリウム・ナノワイヤ | |
| Kim et al. | Self-catalytic growth and characterization of composite (GaN, InN) nanowires | |
| JP2004283961A (ja) | 硫化亜鉛ナノベルトとその製造方法 | |
| JP4452813B2 (ja) | 六方晶系硫化亜鉛ナノチューブの製造方法 | |
| 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 | |
| JP3918063B2 (ja) | 単結晶酸化亜鉛ナノシートの製造方法 | |
| Byeun et al. | Single crystal growth of one-dimensional GaN nanostructures by halide vapor-phase epitaxy | |
| JP3834661B2 (ja) | 炭化ケイ素−二酸化ケイ素−炭素共軸ナノケーブルおよび炭化ケイ素ナノロッドとカーボンナノチューブが先端同士で交互に接合したナノチェーンの製造方法 | |
| Zhou | Fabrication and PL of Al-doped gallium nitride nanowires | |
| JP4576604B2 (ja) | 単結晶窒化インジウムナノチューブの製造方法 | |
| JP4894180B2 (ja) | シリカ膜で被覆されたＧａとＺｎＳとの接合を有するナノワイヤー及びその製造方法 | |
| Wang et al. | A “chemical-scissors-assemble” route to titanium carbide nanorods | |
| JP4756239B2 (ja) | 窒化ガリウムからなる中空の球状粒子及びその製造方法 | |
| JP3837569B2 (ja) | 珪素−硫化亜鉛複合ナノワイヤーとその製造方法 | |
| JP4258741B2 (ja) | 硫化亜鉛カドミウムナノチューブとその製造方法 | |
| JP4604248B2 (ja) | ゲルマニウム酸インジウムサブミクロンチューブ及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071217 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100209 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100407 |
|
| 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: 20100511 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100511 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| 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 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |