JP2008221385A - Nanomaterial array base material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ナノワイヤ、ナノチューブ等のナノ材料が表面に配列したナノ材料配列基材に関する。 The present invention relates to a nanomaterial array substrate on which nanomaterials such as nanowires and nanotubes are arrayed on the surface.
ナノワイヤ、ナノチューブ等のナノ材料は半導体デバイス、非線型光学素子などへの応用が検討されている。例えば、ナノチューブを用いた電界効果トランジスタの動作が報告されている(非特許文献1)。ナノチューブトランジスタはシリコン基板やサファイア基板に塗布したナノチューブを用いる。一本のナノチューブをチャネルとして用いる場合もあり、また複数のナノチューブをチャネルとして用いる場合もある。大きいドレイン電流を得る必要がある場合は複数のナノチューブをチャネルとして用いる方が有利である。シリコンナノワイヤなどもトランジスタのチャネルとして用いられ、その場合もナノチューブと同様に複数のナノワイヤをチャネルとすることがある(非特許文献2)。ナノ材料を非線型光学素子の非線型光学材料として用いる場合、ナノ材料は目的とする光の波長に対して透明な基板の上にナノ材料を塗布して使用する(非特許文献3)。 Application of nanomaterials such as nanowires and nanotubes to semiconductor devices, non-linear optical elements, and the like has been studied. For example, the operation of a field effect transistor using a nanotube has been reported (Non-Patent Document 1). The nanotube transistor uses a nanotube coated on a silicon substrate or a sapphire substrate. A single nanotube may be used as a channel, and a plurality of nanotubes may be used as a channel. When it is necessary to obtain a large drain current, it is advantageous to use a plurality of nanotubes as a channel. A silicon nanowire or the like is also used as a channel of a transistor. In this case, a plurality of nanowires may be used as a channel in the same manner as a nanotube (Non-patent Document 2). When a nanomaterial is used as a nonlinear optical material of a nonlinear optical element, the nanomaterial is used by coating the nanomaterial on a substrate transparent to the target light wavelength (Non-patent Document 3).
ナノ材料を基板に塗布する方法として、ジクロロエタンやジメチルホルムアミドなどの分散媒にナノ材料を分散させ、その分散液を基板上に塗布する方法が知られている。塗布する方法としてはスピンコーティングやディップコーティング、スプレーコーティングなどがある。この場合、ナノ材料は基板上にランダムな位置にランダムな方向をとって配置される(非特許文献4)。 As a method for applying the nanomaterial to the substrate, a method is known in which the nanomaterial is dispersed in a dispersion medium such as dichloroethane or dimethylformamide, and the dispersion is applied onto the substrate. Application methods include spin coating, dip coating, and spray coating. In this case, the nanomaterial is disposed on the substrate at random positions in a random direction (Non-Patent Document 4).
基板表面に塗布したナノワイヤ、ナノチューブなどのナノ材料を半導体デバイスや非線型光学素子に用いる場合、基板上で水平配向させると特性が向上すると予想される。例えば、半導体デバイスでは、ナノ材料がランダムな方法を向いている場合より、同じ面密度で配向している配向している場合の方が大きいドレイン電流が得られると予想される。 When nanomaterials such as nanowires and nanotubes coated on the substrate surface are used for semiconductor devices and non-linear optical elements, it is expected that the characteristics will be improved if they are horizontally oriented on the substrate. For example, in a semiconductor device, it is expected that a larger drain current can be obtained when the nanomaterials are oriented with the same surface density than when the nanomaterials are oriented in a random manner.
一方、非線型光学素子では、ナノ材料を一方向に配列することにより偏光性が付与されると予想される。また、半導体デバイスや非線型光学素子に用いる場合、配向性に加え、その密度もできるだけ大きくする、言い替えれば配向したナノ材料の間隔をできるだけ小さくすれば、さらに特性が向上すると予想される。 On the other hand, in a non-linear optical element, it is expected that polarization properties are imparted by arranging nanomaterials in one direction. In addition, when used for semiconductor devices and nonlinear optical elements, it is expected that the characteristics will be further improved if the density is increased as much as possible in addition to the orientation, in other words, if the interval between the aligned nanomaterials is made as small as possible.
しかしながら、従来の技術ではナノメートルオーダーの間隔でナノ材料を配列することはできなかった。
本発明の課題は、ナノワイヤ、ナノチューブなどのナノ材料が表面に配向した基材を提供するものであり、配向したナノ材料の間隔を10nm以下に狭められることを特徴としている。この基材により高性能な半導体デバイスや非線型光学素子などの特性を大幅に向上させることが目的である。 An object of the present invention is to provide a substrate in which nanomaterials such as nanowires and nanotubes are aligned on the surface, and is characterized in that the interval between the aligned nanomaterials can be reduced to 10 nm or less. The purpose of this base material is to greatly improve the characteristics of high-performance semiconductor devices and non-linear optical elements.
本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、基板上に特定の単分子膜を形成し、この単分子膜を電子線でスキャンすると該分子が重合して分子鎖が配向した高分子のラインが形成され、この高分子の分子鎖はカーボンナノチューブ、ITOナノワイヤなどのナノ材料を吸着し、ナノ材料からなるラインが形成できることを見出した。本発明者はさらに検討し、ついに、本発明を完成した。 As a result of intensive investigations to solve the above problems, the present inventor formed a specific monomolecular film on a substrate, and when this monomolecular film was scanned with an electron beam, the molecules were polymerized and molecular chains were aligned. It was found that a polymer line was formed, and the molecular chain of this polymer adsorbed nanomaterials such as carbon nanotubes and ITO nanowires to form a line made of nanomaterials. The inventor further studied and finally completed the present invention.
すなわち、本発明は、基板、該基板面に形成された膜、該膜中に配向形成された線状領域及び線状領域に接して設置されたナノ材料からなり、基板面に形成された膜がジアセチレン化合物からなり、膜中に配向形成される線状領域がポリジアセチレンからなるナノ材料配列基材である。 That is, the present invention comprises a substrate, a film formed on the substrate surface, a linear region oriented in the film, and a nanomaterial placed in contact with the linear region, and the film formed on the substrate surface Is a nanomaterial array base material comprising a diacetylene compound, and the linear region oriented in the film is composed of polydiacetylene.
なお、ナノ材料が、ナノチューブであることまたはナノワイヤであることが好ましい。 Note that the nanomaterial is preferably a nanotube or a nanowire.
該ナノチューブが、単層炭素ナノチューブ、多層炭素ナノチューブまたは窒化ボロンナノチューブであることが好ましい。 The nanotubes are preferably single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, or boron nitride nanotubes.
ナノチューブとしては、直径が10nm以下であることが好ましく、また、長さが10μm以下であることが好ましい。 The nanotubes preferably have a diameter of 10 nm or less and a length of 10 μm or less.
該ナノワイヤが、酸化インジウム、窒化ガリウム、シリコン、酸化インジウム、酸化カドミウム、窒化インジウム、酸化スズ、酸化鉄またはインジウムリンからなることが好ましい。 The nanowire is preferably made of indium oxide, gallium nitride, silicon, indium oxide, cadmium oxide, indium nitride, tin oxide, iron oxide, or indium phosphide.
ナノワイヤとしては、直径が20nm以下であることが好ましく、また、長さが2μm以下であることが好ましい。 The nanowire preferably has a diameter of 20 nm or less and a length of 2 μm or less.
基板としては、サファイア、石英、シリコン、ガリウム砒素、インジウムリン、グラファイト、マイカ、フッ化カルシウムまたは酸化マグネシウムからなることが好ましく、また、プラスチックからなることも好ましい。 The substrate is preferably made of sapphire, quartz, silicon, gallium arsenide, indium phosphide, graphite, mica, calcium fluoride or magnesium oxide, and is preferably made of plastic.
基板がプラスチックであるときは、該プラスチックとして塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ABS、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、弗素樹脂、ポリカーボネート、メチルペンテン樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンナフタレートまたはポリエチレンスルホネートであることが好ましい。 When the substrate is plastic, the plastics are vinyl chloride resin, polystyrene, ABS, polyethylene, polypropylene, polyamide resin, acrylic resin, fluorine resin, polycarbonate, methylpentene resin, polyurethane, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, polyethylene. Naphthalate or polyethylene sulfonate is preferred.
また、上記基板面に形成された膜は単分子膜であることが好ましく、この単分子膜が複数積層されていることも好ましい。 The film formed on the substrate surface is preferably a monomolecular film, and it is also preferable that a plurality of monomolecular films are laminated.
本発明により、非常に小さい間隔でナノワイヤやナノチューブなどのナノ材料を基板上に形成する事が可能となり、半導体デバイスや非線型光学素子などの特性向上に与する事が可能となる。この方法は多種の基板に対して有効であり、絶縁性や透明性などの目的に応じて選択することができる。 According to the present invention, nanomaterials such as nanowires and nanotubes can be formed on a substrate at very small intervals, and it is possible to improve the characteristics of semiconductor devices and nonlinear optical elements. This method is effective for various substrates, and can be selected according to purposes such as insulation and transparency.
本発明のナノ材料配列基材について、図によって説明する。 The nanomaterial array substrate of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1の(A)は本発明のナノ材料配列基材の斜視図であり、(B)は(A)のAA’断面図である。 1A is a perspective view of the nanomaterial array substrate of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
図において、基板1の上に、膜2があり、その膜2には線状領域3が複数設けられている。線状領域3の線幅は10nm以下とすることができ、また、その間隔は通常10nm〜1,000nmであるが、10nm以下とすることも可能である。なお、この線幅、間隔についてはこの上に接触形成されるナノ材料4により適宜に決定される。さらに、線状領域3に接触して、ナノチューブやナノワイヤからなるナノ材料4がある。
In the figure, a
本発明において、基板1としては、無機、有機の材料から適宜選択して使用可能であるが、膜2の形成や線状領域3の形成後にナノ材料の配設に使用する溶媒に犯されない材料が望ましい。無機材料としては、例えば、サファイア、石英、シリコン、ガリウム砒素、インジウムリン、グラファイト、マイカ、フッ化カルシウム、酸化マグネシウムなどが用いられる。また、有機材料では、プラスチックが有用であり、特に、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ABS、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、弗素樹脂、ポリカーボネート、メチルペンテン樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンスルホネート等が好ましいものとして例示できる。
In the present invention, the
基板1の上に設ける膜2としては、電子等で容易に重合する化合物の単分子膜が好ましく、特にジアセチレン化合物の単分子膜は走査プルーブ顕微鏡の探針により電圧パルスを加えると、このパルス印加位置から重合反応が連鎖的に生じ、ポリジアセチレンからなる分子鎖が直線状に形成される(特開2002−69111号公報)。
The
分子鎖の方向は、ジアセチレン化合物では、単分子膜の特定の方向に平行となる。この性質を利用することにより、パルス印加位置を適切に制御することによって分子鎖の間隔を10nm以下にも制御することができる。一方、このようにして形成された分子鎖はナノワイヤやナノチューブなどのナノ材料が非常に吸着しやすい性質を持っている。 In the diacetylene compound, the molecular chain direction is parallel to a specific direction of the monomolecular film. By utilizing this property, the distance between molecular chains can be controlled to 10 nm or less by appropriately controlling the pulse application position. On the other hand, the molecular chain formed in this way has a property that nanomaterials such as nanowires and nanotubes are very easily adsorbed.
したがって、単分子膜上にナノ材料を分散すると、極めて良い収率で、分子鎖の配向方向に従いナノ材料も配向形成される。テンプレートとなる分子鎖の間隔を狭めることにより、配向したナノ材料の間隔も10nm以下とすることができる。 Therefore, when the nanomaterial is dispersed on the monomolecular film, the nanomaterial is also oriented and formed in a very good yield according to the orientation direction of the molecular chain. By narrowing the distance between the molecular chains serving as templates, the distance between the oriented nanomaterials can also be set to 10 nm or less.
ここでいうジアセチレン化合物としては、例えば、10,12−ペンタコサジイン酸、10,12−ノナコサジイン酸等が、入手容易であり、取り扱いも簡単であるので、好ましい。 As the diacetylene compound here, for example, 10,12-pentacosadiynoic acid, 10,12-nonacosadiynoic acid and the like are preferable because they are readily available and easy to handle.
ナノ材料としては、現在、ナノチューブ、ナノワイヤが種々開発されており、これらのものから適宜選択して使用できる。例えば、ナノチューブとしては、炭素ナノチューブ、窒化ボロンナノチューブ等を上げることができ、単層、多層のいずれでも構わない。また、ナノワイヤとしては、酸化インジウム、窒化ガリウム、シリコン、酸化インジウム、酸化カドミウム、窒化インジウム、酸化スズ、酸化鉄、インジウムリン等を材料とするものが挙げられる。 As nanomaterials, various types of nanotubes and nanowires have been developed at present, and these can be appropriately selected and used. For example, as the nanotube, a carbon nanotube, a boron nitride nanotube, or the like can be raised, and either a single layer or a multilayer may be used. Examples of the nanowire include materials made of indium oxide, gallium nitride, silicon, indium oxide, cadmium oxide, indium nitride, tin oxide, iron oxide, indium phosphide, and the like.
基板1の上に、膜形成用の化合物を適当な溶媒に溶解して、スピン塗布やディップ塗布により、或いは水等の媒体の表面に単分子膜を形成し、引き上げ塗布(ラングミュア−ブロジェエト法)して、化合物の膜2、好ましくは単分子膜を形成する。なお、必要により、この塗布工程を数回繰り返すことにより単分子膜を複数積層することができる。強度、配向等から複数積層しておくことが好ましい。次に、この膜2に走査プローブ顕微鏡の探針により電圧パルスを加えて、膜形成に用いられた化合物が重合して線状領域3を形成する。この線状領域3が形成された基板の線状領域3の上にナノ材料を配設する。この配設には、ナノ材料を適当な溶媒に分散させ、塗布や浸漬した後過剰のナノ材料を洗浄除去する。
A compound for film formation is dissolved on a
これらの走査において重要なことは、基板1上に形成された膜2中に形成される線状領域3を構成する材料の分子鎖の配向性およびナノ材料と該分子鎖との相互作用である。分子鎖の配向性はその素となる化合物の膜(単分子膜)の自己組織的な配列の状態に大きく左右される。そのため、下地の基板の性質、単分子膜の形態は重要な因子であると考えられる。基板については、上記したように、サファイア、石英、シリコン、ガリウム砒素、インジウムリン、グラファイト、マイカ、フッ化カルシウム、酸化マグネシウム等からなる基板が良好である。この様に、下地の基板は比較的自由度がある。基板上に形成された膜の形態については、単分子膜を複数積層されたものが、配向性が向上するので好ましい。
What is important in these scans is the molecular chain orientation of the material constituting the
ナノ材料と線状領域として形成された分子鎖との間の相互作用については、現在のところ機構が不明であるが、考えられる機構としては電荷移動を伴う物理吸着であると推察される。 The mechanism of the interaction between the nanomaterial and the molecular chain formed as a linear region is currently unknown, but it is assumed that the possible mechanism is physical adsorption with charge transfer.
なお、ナノワイヤとしては、酸化インジウム、窒化ガリウム、シリコン、酸化インジウム、酸化カドミウム、窒化インジウム、酸化スズ、酸化鉄、インジウムリンなどのナノワイヤが、また、ナノチューブとしては、炭素ナノチューブ、窒化ボロンナノチューブなどで良好な結果が得られている。したがって、材料の性質によらず相互作用が強いとみられる。 Nanowires include nanowires such as indium oxide, gallium nitride, silicon, indium oxide, cadmium oxide, indium nitride, tin oxide, iron oxide, and indium phosphide, and nanotubes include carbon nanotubes and boron nitride nanotubes. Good results have been obtained. Therefore, it appears that the interaction is strong regardless of the nature of the material.
基板上に形成するに際して用いる溶媒としては、例えば、クロロホルムが用いることが可能である。また、ナノ材料を線状領域に配設する際に用いる溶媒としては、例えば、ジクロロエタンやジメチルホルムアミドが適当である。 As a solvent used when forming on the substrate, for example, chloroform can be used. Moreover, as a solvent used when arrange | positioning nanomaterial in a linear area | region, a dichloroethane and a dimethylformamide are suitable, for example.
以下、実施例により、本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.
実施例1
本実施例の模式図を図2に示した。以下、この図に従い説明する。
Example 1
A schematic diagram of this example is shown in FIG. Hereinafter, description will be made with reference to this figure.
C面を表面とするサファイア基板11上に、ジアセチレン化合物の膜21を単分子層として形成した。次いで、走査プルーブ顕微鏡の探針により電圧パルスを加え、ジアセチレン化合物の膜21の中にポリジアセチレンからなる線状領域31を配列した。その後、ポリジアセチレンからなる線状領域31の上に単層炭素ナノチューブ41を配設してナノ材料配列基材を得た。 A diacetylene compound film 21 was formed as a monomolecular layer on a sapphire substrate 11 having a C-plane as a surface. Next, a voltage pulse was applied with a probe of a scanning probe microscope, and a linear region 31 made of polydiacetylene was arranged in the film 21 of the diacetylene compound. Then, the single-walled carbon nanotube 41 was arrange | positioned on the linear area | region 31 which consists of polydiacetylene, and the nanomaterial arrangement | sequence base material was obtained.
なお、サファイア基板11表面に形成するジアセチレン化合物の膜21は、ジアセチレン化合物として10,12−ペンタコサジイン酸(東京化成工業株式会社製)を使用し、これをベンゼンに溶解して希薄溶液とし、その溶液にサファイア基板を浸潰した後、小さい速度で引き上げた。この手順を繰り返して、3層の単分子層を積層した。 The diacetylene compound film 21 formed on the surface of the sapphire substrate 11 uses 10,12-pentacosadiynoic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as the diacetylene compound, which is dissolved in benzene to form a dilute solution. The sapphire substrate was immersed in the solution and then pulled up at a low speed. This procedure was repeated to laminate three monolayers.
走査プローブ顕微鏡の探針に印加する電圧パルスの電圧を10ボルトとした。この処理によりパルス印加点から重合が連鎖的に生じ、ポリジアセチレンからなる線状領域31が形成された。その線幅は1nm程度であった。場所を変えてパルス印加を繰り返して、線状領域31を周期的に形成することができた。なお、パルス印加間隔を10nm間隔とすることにより、ポリジアセチレンからなる線状領域31の間隔を10nmにすることができた。 The voltage pulse applied to the probe of the scanning probe microscope was set to 10 volts. By this treatment, polymerization occurred in a chain from the pulse application point, and a linear region 31 made of polydiacetylene was formed. The line width was about 1 nm. The linear region 31 could be formed periodically by repeating the pulse application at different locations. The interval between the linear regions 31 made of polydiacetylene could be 10 nm by setting the pulse application interval to 10 nm.
この様にして形成した基板上に単層炭素ナノチューブを塗布した。なお、単層炭素ナノチューブはニッケルおよびコバルトを触媒とし、グラファイト粉末を原料とするレーザー蒸発法により合成したものを用いた。この単層炭素ナノチューブの直径は平均1nmであり、長さは平均1μmであった。この塗布には、合成した単層炭素ナノチューブをジクロロエタンに分散し、超音波処理を施した後、メンブレンフィルタにより濾過処理を行なったものを用いた。塗布後は、十分にエタノールで基板面を洗浄し、過剰の単層炭素なのチューブを洗い流した。 Single-walled carbon nanotubes were coated on the substrate thus formed. The single-walled carbon nanotubes were synthesized by laser evaporation using nickel and cobalt as a catalyst and graphite powder as a raw material. The single-walled carbon nanotubes had an average diameter of 1 nm and an average length of 1 μm. For this coating, the synthesized single-walled carbon nanotubes were dispersed in dichloroethane, subjected to ultrasonic treatment, and filtered through a membrane filter. After coating, the substrate surface was sufficiently washed with ethanol, and the tube of excess single-walled carbon was washed away.
得られたナノ材料配列基材を走査電子顕微鏡および走査プローブ顕微鏡により観察したところ、ポリアセチレン化合物からなる線状領域31上に単層炭素ナノチューブ51が吸着配設されていることが確認できた。なお、単層炭素ナノチューブが線状領域の90%が被覆されていた。 When the obtained nanomaterial array substrate was observed with a scanning electron microscope and a scanning probe microscope, it was confirmed that the single-walled carbon nanotubes 51 were adsorbed and disposed on the linear regions 31 made of a polyacetylene compound. In addition, 90% of the linear region was covered with the single-walled carbon nanotube.
単層炭素ナノチューブとして、他の方法で合成したものでも同様な結果が得られた。また、多層炭素ナノチューブや窒化ボロンナノチューブでも同様な結果が得られた。なお、ナノチューブは、その直径が10nm以下であることが望ましく、2nm以下で最も良い結果であった。また、長さとしては10μm以下であることが望ましく、1μm以下で最も良い結果であった。 Similar results were obtained even when single-walled carbon nanotubes were synthesized by other methods. Similar results were obtained with multi-walled carbon nanotubes and boron nitride nanotubes. In addition, it is desirable that the diameter of the nanotube is 10 nm or less, and the best result was obtained when the diameter was 2 nm or less. The length is preferably 10 μm or less, and the best result is 1 μm or less.
実施例2
本実施例の模式図を図3に示した。以下、この図に従い説明する。
Example 2
A schematic diagram of this example is shown in FIG. Hereinafter, description will be made with reference to this figure.
表面の酸化膜を除去した(111)面を有するシリコン基板12上に、ジアセチレン化合物の単分子層の膜22を形成した。次いで、この表面にパルス状にガリウムイオンを照射することにより、ガリウムイオンの照射位置からジアセチレン化合物が線状に重合し、ジアセチレン化合物からなる膜22中にポリジアセチレンからなる線状領域32が配列した。その後、ポリアセチレン化合物からなる線状領域32の上にシリコンナノワイヤ42を配設してナノ材料配列基材を得た。
A monomolecular layer film 22 of a diacetylene compound was formed on the silicon substrate 12 having the (111) plane from which the oxide film on the surface was removed. Next, by irradiating the surface with gallium ions in a pulse shape, the diacetylene compound is linearly polymerized from the irradiation position of the gallium ions, and the linear region 32 made of polydiacetylene is formed in the film 22 made of the diacetylene compound. Arranged. Thereafter,
なお、シリコン基板11表面に形成するジアセチレン化合物の単分子膜22は、ジアセチレン化合物として10,12−ノナコサジイン酸(東京化成工業株式会社製)を使用し、これをトルエンに溶解して希薄溶液とし、その溶液にシリコン基板を浸潰した後、小さい速度で引き上げた。この手順を繰り返して、5層の単分子層を積層した。 The monomolecular film 22 of the diacetylene compound formed on the surface of the silicon substrate 11 uses 10,12-nonacosadiynoic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as the diacetylene compound, which is dissolved in toluene and diluted. The silicon substrate was immersed in the solution and then pulled up at a low speed. This procedure was repeated to laminate five monomolecular layers.
シリコン基板表面に展開したジアセチレン化合物の膜にガリウムイオンを照射して形成されたポリジアセチレンからなる線状領域42の線幅は1nm程度であった。また、ガリウムイオンの照射量を1cm2あたり1012個とした場合、ポリアセチレン化合物からなる線状領域42の間隔は10nm程度であった。なお、ガリウムイオンの照射量を調節することにより、該線状領域42の間隔を調整することができ、10nmよりも狭くすることも可能であった。さらに、照射するイオンを金、ベリリウム、シリコンとしたが、いずれも同様な結果であった。
The line width of the
この様にして形成した基板上にシリコンナノワイヤを塗布した。シリコンナノワイヤは金を触媒とし、モノシランガスを原料とする化学気相成長法により合成したものである。なお、このシリコンナノワイヤの直径は10nmであり、長さは1μmであった。合成されたシリコンナノワイヤをベンゼンに分散し、超音波処理を施した後、メンブレンフィルタにより濾過処理を行なった。この分散液をシリコン基板上に塗布し、その後、十分にメタノールで洗い流した。 Silicon nanowires were applied on the substrate thus formed. Silicon nanowires are synthesized by chemical vapor deposition using gold as a catalyst and monosilane gas as a raw material. The silicon nanowire had a diameter of 10 nm and a length of 1 μm. The synthesized silicon nanowires were dispersed in benzene, subjected to ultrasonic treatment, and then filtered through a membrane filter. This dispersion was applied onto a silicon substrate, and then thoroughly washed with methanol.
得られたナノ材料配列基材を走査電子顕微鏡および走査プローブ顕微鏡により観察したところ、ポリアセチレン化合物からなる線状領域32にシリコンナノワイヤ42が配設されていることが確認できた。
When the obtained nanomaterial array substrate was observed with a scanning electron microscope and a scanning probe microscope, it was confirmed that the
同じ実験を、酸化インジウム、窒化ガリウム、シリコン、酸化インジウム、酸化カドミウム、窒化インジウム、酸化スズ、酸化鉄、インジウムリン等の他の材料から作製されたナノワイヤを用いて行なったところ、同様な結果であった。 The same experiment was performed using nanowires made from other materials such as indium oxide, gallium nitride, silicon, indium oxide, cadmium oxide, indium nitride, tin oxide, iron oxide, indium phosphide, and similar results. there were.
また、シリコン基板に代えて、プラスチック基板を用いたが、シリコン基板の場合と同様の結果が得られた。プラスチック基板として、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン、ABS、ポリエチレン、ポリプロミレン、ナイロン、アクリル樹脂、弗素樹脂、ポリカーボネート、メチルペンテン樹脂、ポリウレタン、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンスフホネート等からなるものを用いた。なお、シリコンナノワイヤの分散媒として、プラスチックを犯さないように、樹脂材料に応じて、適宜、水、アルコールを用いた。 Further, a plastic substrate was used in place of the silicon substrate, but the same result as in the case of the silicon substrate was obtained. As plastic substrates, vinyl chloride resin, polystyrene, ABS, polyethylene, polypropylene, nylon, acrylic resin, fluorine resin, polycarbonate, methylpentene resin, polyurethane, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, polyethylene naphthalate, polyethylene sulfonate The thing which consists of etc. was used. As a dispersion medium for silicon nanowires, water and alcohol were appropriately used according to the resin material so as not to violate the plastic.
ナノワイヤとしては、その直径が20nm以下であることが望ましく、5nm以下で良好な結果を得た。また、長さは2μm以下であることが望ましい。 The nanowire desirably has a diameter of 20 nm or less, and good results were obtained at 5 nm or less. Further, the length is desirably 2 μm or less.
本発明のナノ材料配列基材は、半導体デバイスのチャネル材料として、あるいは非線型光学素子の非線型光学部として用いることが可能であり、それぞれの応用部品の特性向上に寄与するものである。 The nanomaterial array substrate of the present invention can be used as a channel material of a semiconductor device or as a nonlinear optical part of a nonlinear optical element, and contributes to improving the characteristics of each applied component.
1 基板
2 膜(単分子膜)
3 線状領域
4 ナノ材料
11 サファイア基板
12 シリコン基板
21、22 ジアセチレン化合物からなる膜
31、32 ポリジアセチレンからなる線状領域
41 単層炭素ナノチューブ
42 シリコンナノワイヤ
1
3
Claims (14)
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JP2007061933A JP2008221385A (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | Nanomaterial array base material |
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