JP3834646B2 - Method for producing silicon dioxide nanowire - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、青色発光材料、光学ヘッド、光学デバイスなどに応用が期待される、安定した組成でかつ高度に配向した二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
二酸化珪素(SiO2)はフォトルミネッセンスを示す材料として広く検討されており、バルク状あるいはフィルム状の二酸化珪素は波長652〜288nmに発光ピークを有することが知られている。
【0003】
近年、ナノメートルサイズの二酸化珪素ナノワイヤーが種々の方法で合成されており、またナノメートルサイズに微小化することで青色発光を示すことが見出されてきており(たとえば非特許文献1、2および3)、また、液状のガリウム触媒を用いて配向した二酸化珪素ナノワイヤーを製造する方法も知られている(たとえば非特許文献4および5)。
【0004】
【非特許文献1】
D. P. Yu、Q. L. HangおよびY. Ding他、“Amorphous silica nanowires: Intensive blue light emitters"、Applied Physics Letters、 73巻、21号p.3076-3078、1998年
【非特許文献2】
X. C. Wu、W. H. Songおよび K. Y. Wang他、“Preparation and photoluminescence properties of amorphous silica nanowires"、Chemical Physics Letters、336巻、p.53-56、2001年
【非特許文献3】
Z.Q. Liu, S.S. Xie,およびL.F. Sun他、“Synthesis of α-SiO2 nanowires using Au nanoparticle catalysts on a silicon substrate”、Journal of Materials Research、16巻、3号、p.683-686、2001年
【非特許文献4】
Pan. Z. W.、 Dai. Z. R.およびMa. C. Wang他、“Molten Gallium as a Catalyst for the Large-Scale Growth of Highly Aligned Silica Nanowires”Journal American Chemical Society、124巻、8号、p.1817-1822、2002年
【非特許文献5】
B. Zheng, Y. WuおよびP. Yang他、"Synthesis of Ultra-Long and Highly Oriented Silicon Oxide Nanowires from Liquid Alloys"、Advanced Materials、14巻、2号、p.122-124、2002年
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまでの二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法では、二酸化珪素ナノワイヤーを生成させるために必要な酸素源として、減圧下に残存する少量の酸素やキャリアガス中に含まれる水分を利用しているので、一定に決まった安定した組成の生成物が得られ難いといった問題を有していた。
【0006】
そこでこの出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、安定した組成でかつ高度に配向した二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法を提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、まず第1には、ニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板と、酸化インジウム粉末とを、赤外線照射加熱炉中かつ窒素ガスとアンモニアガスの混合気流中に離隔して配置し、赤外線照射加熱により、ニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板を900℃以上1000℃以下に加熱し、酸化インジウム粉末を650℃以上680℃以下に加熱することを特徴とする二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法を提供する。
【0008】
また、第2には、第1の発明において、窒素ガスの流量を200ml/min以上1000ml/min以下とすることを特徴とする二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法を提供する。
【0009】
第3には、第1または2の発明において、アンモニアガスの流量を100ml/min以上400ml/min以下とすることを特徴とする二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法を提供する。
【0010】
第4には、第1ないし3いずれかの発明において、ニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板と酸化インジウム粉末の加熱時間を30分以上60分以下とすることを特徴とする二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法をも提供する。
【0011】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【0012】
この出願の発明の二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法では、ニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板と、酸化インジウム粉末とを、赤外線照射加熱炉中かつ窒素ガスとアンモニアガスの混合気流中に離隔して配置し、赤外線照射加熱により、ニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板を900℃以上1000℃以下に加熱し、酸化インジウム粉末を650℃以上680℃以下に加熱することを大きな特徴としており、この出願の発明の二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法を行うことで、安定した組成でかつ高度に配向した二酸化珪素ナノワイヤーを得ることができる。
【0013】
またこの出願の発明の二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法により、二酸化珪素ナノワイヤー形成に必要な酸素を、制御された状態で提供することができるのであり、これまでの減圧下に残存する少量の酸素やキャリアガス中に含まれる水分を利用するといった方法のように生成物の組成が不安定となることもなく、極めて安定した組成の二酸化珪素ナノワイヤーを形成することができるのである。
【0014】
なおニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板を900℃以上1000℃以下に加熱する理由としては、1000℃よりも高温に加熱してもこれ以上の効果の向上は期待できず、あまり温度を高くしすぎるとシリコン基板が熱的に損傷を受けるからであり、900℃よりも低温に加熱した場合、二酸化珪素ナノワイヤーの成長速度が遅くなり、また、赤外線照射加熱炉を用いてシリコン基板に対して赤外線を照射し、そのニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板の赤外線照射面とは反対側かつシリコン基板から離隔した位置に酸化インジウムを配置させることから、酸化インジウムの温度が650℃よりも低くなり昇華が不十分となるからである。
【0015】
また酸化インジウムを650℃以上680℃以下に加熱するのは、680℃よりも高温に加熱してもこれ以上の効果の向上は期待できず、また650℃よりも低い場合、酸化インジウムの昇華が十分に進行しないか、あるいは生成した窒化インジウムの分解反応が進行しないからである。
【0016】
そして、ニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板と酸化インジウム粉末を赤外線照射加熱炉中に適切な位置に配置することでそれらを容易かつ急速に適切な温度に加熱することが可能となるのである。
【0017】
このときのニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板と酸化インジウム粉末の加熱時間は30分以上60分以下とするのが好ましく、60分より長い時間加熱すると、シリコン基板に損傷を与え、30分より短い時間加熱した場合二酸化珪素ナノワイヤーの生成量が少なくなる。
【0018】
また、窒素ガスの流量を200ml/min以上1000ml/min以下とし、アンモニアガスの流量を100ml/min以上400ml/min以下とすることが好ましい。それというのも、窒素ガスの流量を1000ml/minよりも多く流しても効果は向上せず、また窒素ガスの流量が200ml/minよりも少ない場合にはその窒素ガスがキャリアガスの役割を十分に発揮しなくなるからであり、またアンモニアの流量を400ml/minよりも多く流しても効果が向上せず、またアンモニアの流量が100ml/minよりも少ない場合には、酸化インジウムとの反応が不十分となってしまうからである。
【0019】
次に、この出願の発明の二酸化珪素ナノワイヤーの具体的な製造方法の一例を示す。
【0020】
アセトン中で超音波処理したニッケルナノ粒子(粒子径20nm)の分散液を堆積用基板として使用する鏡面研磨したシリコン基板としてのシリコンウェハー上に滴下して、ニッケルナノ粒子の薄膜を形成させる。このシリコンウェハーのニッケルナノ粒子が付着している面を下向きにし、赤外線照射加熱炉の中の窒化ホウ素製のホルダーに取り付ける。
【0021】
次に、酸化インジウムの粉末を、シリコンウェハーの下方に、シリコンウェハーから2〜3mm離隔して窒化ホウ素製のホルダーに配置し、赤外線照射加熱炉内を5Pa以下の減圧にして窒素ガスとアンモニアガスを導入する。窒素ガスの流量は200ml/min以上1000ml/min以下が好ましく、アンモニアガスの流量は100ml/min以上400ml/min以下が好ましい。
【0022】
ニッケルナノ粒子が付着したシリコンウェハーを赤外線照射加熱炉の上部から加熱し、900℃以上1000℃以下に加熱し、その下方に配置された酸化インジウム粉末を650℃以上680℃以下に加熱し、その加熱時間は30分以上60分以下とする。
【0023】
加熱反応が終了した後、加熱炉内を室温に冷却することによりシリコンウェハーの表面に黒灰色である二酸化珪素ナノワイヤーの生成物が堆積し、安定な組成でかつ高度に配向した二酸化珪素ナノワイヤーを得ることができる。
【0024】
以下、添付した図面に沿って実施例を示し、この出願の発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、この発明は以下の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【0025】
【実施例】
<実施例1>
アセトン中で超音波処理したニッケルナノ粒子(Nilaco社製、粒子径約20nm)の分散液を、三菱マテリアル(株)製の鏡面研磨したn型シリコンウェハー(20×20×1mm3)(シリコン基板)上に滴下してニッケルの薄膜を形成した。
【0026】
このシリコンウェハーを、赤外線照射加熱炉中の窒化ホウ素製のホルダーにニッケルナノ粒子の付着した面を下向きにして取り付けた。次に和光純薬(株)製の酸化インジウムの粉末(純度99.9%)200mgをシリコンウェハーの下方に、シリコンウェハーから2〜3mm離隔して配置した。
【0027】
加熱炉内を5Pa以下の減圧にして、窒素ガス(流量500ml/min)とアンモニアガス(流量300ml/min)を導入し、加熱炉内上部から赤外線を照射しシリコンウェハーを約900℃に急速に加熱した。この加熱操作によりシリコンウェハーの下方に位置する酸化インジウムの粉末は約650℃になった。そして加熱を45分間続けた後、赤外線照射加熱炉内を室温に冷却することで、シリコンの表面に黒灰色の生成物が堆積した。
【0028】
加熱終了後のシリコンウェハーの表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した結果を図1(a)に示す。この図1(a)からシリコンウェハーの表面に多くの球状粒子(粒子径50nm以上20μm以下)が存在することがわかり、またシリコンウェハーはエッチングされたような穴がいくつか見られた。図1(b)にシリコンウェハーの穴内の詳細な走査型電子顕微鏡像を示すが、大量のナノワイヤーが成長しており、密に詰まって高度に配向した構造であることが確認できた。このナノワイヤーは均一な直径(10〜20nm)と5〜20μmの長さを有している。
【0029】
図2(a)に上記ナノワイヤーの透過型電子顕微鏡像を示したが、走査型電子顕微鏡で観察した像と同様に十分配向した形態であることが分かった。また、この部分のX線エネルギー拡散スペクトルの測定結果を図2(b)に示すが、シリコンと酸素の化学組成からなり、その原子比は1:2である非晶質の二酸化珪素ナノワイヤーであることが確認された。なお、この図2(b)中の銅(Cu)のピークは試料を保持する銅グリッドに由来するものである。
【0030】
次に、球状粒子について言及すると、大小2種の粒子が存在しており、径の小さい粒子は、図1(a)に示したように、その直径が50nm以上200nm以下で、図3(a)にそのX線エネルギー拡散スペクトルを示したように、化学組成は金属インジウムである。図3(a)中の炭素のピークは銅グリッドにコートされた炭素膜に由来するものである。
【0031】
もう一方の大きい粒子はその直径が1〜20μmで、図3(b)にそのX線エネルギー拡散スペクトルを示したが、その化学組成はインジウムとニッケルの合金からなることが分かった。なおこの合金中のインジウムとニッケルの割合は様々な値を有している。
【0032】
一方、ニッケルナノ粒子の付着していないシリコンウェハーを基板として用いた場合には高度に配向した二酸化ケイ素ナノワイヤーが得られなかったことから、ニッケルが二酸化珪素ナノワイヤーを生成させる触媒の働きをしているものと推察された。
【0033】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、安定した組成でかつ高度に配向した二酸化珪素ナノワイヤーを製造することが可能となることから、将来の青色発光材料、光学ヘッド、光学デバイスなどへの応用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) この出願の発明の一実施形態により得られた、シリコンウェハーに堆積した粒子の走査型電子顕微鏡像を例示した写真である。
(b) この出願の発明の一実施形態により得られた、密に詰まって配向した二酸化珪素ナノワイヤーの走査型電子顕微鏡像を例示した写真である。
【図2】(a) この出願の発明の一実施形態により得られた、二酸化珪素ナノワイヤーの透過型電子顕微鏡像を例示した写真である。
(b)この出願の発明の一実施形態により得られた、二酸化珪素ナノワイヤーのX線エネルギー拡散スペクトルのグラフである。
【図3】(a) この出願の発明の一実施形態により形成された、粒子径が50〜200nmのインジウム粒子のX線エネルギー拡散スペクトルのグラフである。
(b) この出願の発明の一実施形態により形成された、粒子径が1〜20μmのインジウム−ニッケル合金粒子のX線エネルギー拡散スペクトルのグラフである。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention of this application relates to a method for producing silicon dioxide nanowires. More specifically, the invention of this application relates to a method for producing highly oriented silicon dioxide nanowires having a stable composition, which is expected to be applied to blue light emitting materials, optical heads, optical devices and the like.
[0002]
[Prior art]
Silicon dioxide (SiO 2 ) has been widely studied as a material exhibiting photoluminescence, and bulk or film-like silicon dioxide is known to have an emission peak at a wavelength of 652 to 288 nm.
[0003]
In recent years, nanometer-sized silicon dioxide nanowires have been synthesized by various methods, and have been found to emit blue light when miniaturized to nanometer size (for example, Non-Patent Documents 1 and 2). In addition, a method for producing oriented silicon dioxide nanowires using a liquid gallium catalyst is also known (for example, Non-Patent Documents 4 and 5).
[0004]
[Non-Patent Document 1]
DP Yu, QL Hang and Y. Ding et al. “Amorphous silica nanowires: Intensive blue light emitters”, Applied Physics Letters, Vol. 73, No. 21, p.3076-3078, 1998 [Non-Patent Document 2]
XC Wu, WH Song and KY Wang et al., “Preparation and photoluminescence properties of amorphous silica nanowires”, Chemical Physics Letters, 336, p.53-56, 2001 [Non-patent Document 3]
ZQ Liu, SS Xie, and LF Sun et al., “Synthesis of α-SiO 2 nanowires using Au nanoparticle catalysts on a silicon substrate”, Journal of Materials Research, Vol. 16, No. 3, p.683-686, 2001 Patent Document 4]
Pan. ZW, Dai. ZR and Ma. C. Wang et al., “Molten Gallium as a Catalyst for the Large-Scale Growth of Highly Aligned Silica Nanowires” Journal American Chemical Society, Vol. 124, No. 8, pp. 1817-1822, 2002 [Non-Patent Document 5]
B. Zheng, Y. Wu and P. Yang et al., “Synthesis of Ultra-Long and Highly Oriented Silicon Oxide Nanowires from Liquid Alloys”, Advanced Materials, Vol. 14, No. 2, p.122-124, 2002 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional methods for producing silicon dioxide nanowires use a small amount of oxygen remaining under reduced pressure and moisture contained in a carrier gas as an oxygen source necessary for producing silicon dioxide nanowires. Therefore, there has been a problem that it is difficult to obtain a product having a constant and stable composition.
[0006]
Accordingly, the invention of this application has been made in view of the circumstances as described above, and solves the problems of the prior art, and provides a method for producing highly oriented silicon dioxide nanowires with a stable composition. Is an issue.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of this application firstly, a silicon substrate to which nickel nanoparticles are adhered and an indium oxide powder are mixed in an infrared irradiation heating furnace and mixed with nitrogen gas and ammonia gas. The silicon substrate to which nickel nanoparticles are attached is heated to 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower by infra-red irradiation heating, and the indium oxide powder is heated to 650 ° C. or higher and 680 ° C. or lower. A method for producing silicon dioxide nanowires is provided.
[0008]
Secondly, in the first invention, there is provided a method for producing silicon dioxide nanowires, wherein the flow rate of nitrogen gas is 200 ml / min or more and 1000 ml / min or less.
[0009]
Thirdly, in the first or second invention, there is provided a method for producing silicon dioxide nanowires, characterized in that the flow rate of ammonia gas is 100 ml / min or more and 400 ml / min or less.
[0010]
Fourth, in any one of the first to third inventions, the heating time of the silicon substrate to which nickel nanoparticles are adhered and the indium oxide powder is 30 minutes or more and 60 minutes or less. A method is also provided.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention of this application has the features as described above, and an embodiment thereof will be described below.
[0012]
In the method for producing silicon dioxide nanowires of the invention of this application, the silicon substrate to which nickel nanoparticles are adhered and the indium oxide powder are arranged separately in an infrared irradiation heating furnace and in a mixed gas stream of nitrogen gas and ammonia gas. The present invention is characterized by heating the silicon substrate to which nickel nanoparticles are adhered to 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower and heating the indium oxide powder to 650 ° C. or higher and 680 ° C. or lower by infrared irradiation heating. By performing the silicon dioxide nanowire manufacturing method, a silicon dioxide nanowire with a stable composition and highly oriented can be obtained.
[0013]
Further, according to the method for producing silicon dioxide nanowires of the invention of this application, oxygen necessary for forming silicon dioxide nanowires can be provided in a controlled state, and a small amount of oxygen remaining under the conventional reduced pressure. The silicon dioxide nanowires having an extremely stable composition can be formed without causing the composition of the product to become unstable as in the method of using moisture contained in the carrier gas.
[0014]
The reason for heating the silicon substrate to which the nickel nanoparticles are adhered to 900 ° C. or more and 1000 ° C. or less is that even if it is heated to a temperature higher than 1000 ° C., further improvement in the effect cannot be expected, and the temperature is set too high. This is because the silicon substrate is thermally damaged, and when heated to a temperature lower than 900 ° C., the growth rate of silicon dioxide nanowires becomes slow, and infrared rays are applied to the silicon substrate using an infrared irradiation heating furnace. And indium oxide is disposed at a position opposite to the infrared irradiation surface of the silicon substrate to which the nickel nanoparticles are adhered and separated from the silicon substrate, so that the temperature of indium oxide becomes lower than 650 ° C. and sublimation occurs. This is because it becomes insufficient.
[0015]
Further, heating indium oxide to 650 ° C. or more and 680 ° C. or less cannot be expected to improve the effect even if it is heated to a temperature higher than 680 ° C. If the temperature is lower than 650 ° C., indium oxide sublimation is not expected. This is because it does not proceed sufficiently or the decomposition reaction of the produced indium nitride does not proceed.
[0016]
Then, the silicon substrate and the indium oxide powder to which the nickel nanoparticles are attached can be easily and rapidly heated to an appropriate temperature by arranging them in an appropriate position in an infrared irradiation heating furnace.
[0017]
At this time, the heating time of the silicon substrate to which the nickel nanoparticles are adhered and the indium oxide powder is preferably 30 minutes or more and 60 minutes or less. If the heating time is longer than 60 minutes, the silicon substrate is damaged and shorter than 30 minutes. When heated for a period of time, the amount of silicon dioxide nanowires produced is reduced.
[0018]
Moreover, it is preferable that the flow rate of nitrogen gas is 200 ml / min or more and 1000 ml / min or less, and the flow rate of ammonia gas is 100 ml / min or more and 400 ml / min or less. This is because even if the flow rate of nitrogen gas is more than 1000 ml / min, the effect is not improved, and when the flow rate of nitrogen gas is less than 200 ml / min, the nitrogen gas sufficiently plays the role of carrier gas. If the flow rate of ammonia is more than 400 ml / min, the effect is not improved, and if the flow rate of ammonia is less than 100 ml / min, the reaction with indium oxide is not effective. It will be enough.
[0019]
Next, an example of a specific method for producing the silicon dioxide nanowire of the invention of this application will be shown.
[0020]
A dispersion of nickel nanoparticles sonicated in acetone (particle diameter 20 nm) is dropped onto a silicon wafer as a mirror-polished silicon substrate used as a deposition substrate to form a thin film of nickel nanoparticles. The surface of the silicon wafer to which the nickel nanoparticles are attached is faced down and attached to a boron nitride holder in an infrared irradiation heating furnace.
[0021]
Next, the indium oxide powder is placed on a boron nitride holder below the silicon wafer, 2 to 3 mm away from the silicon wafer, and the inside of the infrared irradiation heating furnace is reduced to 5 Pa or less in nitrogen gas and ammonia gas. Is introduced. The flow rate of nitrogen gas is preferably 200 ml / min or more and 1000 ml / min or less, and the flow rate of ammonia gas is preferably 100 ml / min or more and 400 ml / min or less.
[0022]
The silicon wafer to which the nickel nanoparticles are adhered is heated from the upper part of the infrared irradiation heating furnace, heated to 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, and the indium oxide powder disposed below is heated to 650 ° C. or higher and 680 ° C. or lower, The heating time is from 30 minutes to 60 minutes.
[0023]
After the heating reaction is completed, by cooling the inside of the heating furnace to room temperature, silicon dioxide nanowire products that are black-gray are deposited on the surface of the silicon wafer, and the silicon dioxide nanowire with a stable composition and highly oriented Can be obtained.
[0024]
Embodiments of the present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings. Of course, the present invention is not limited to the following examples, and it goes without saying that various aspects are possible in detail.
[0025]
【Example】
<Example 1>
Mirror-polished n-type silicon wafer (20 × 20 × 1 mm 3 ) (silicon substrate) manufactured by Mitsubishi Materials Corp., a dispersion of nickel nanoparticles (Nilaco, particle size of about 20 nm) ultrasonically treated in acetone ) To form a nickel thin film.
[0026]
The silicon wafer was attached to a boron nitride holder in an infrared irradiation heating furnace with the nickel nanoparticle adhering side facing down. Next, 200 mg of indium oxide powder (purity 99.9%) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was placed below the silicon wafer and separated from the silicon wafer by 2 to 3 mm.
[0027]
Reduce the pressure in the heating furnace to 5 Pa or less, introduce nitrogen gas (flow rate 500 ml / min) and ammonia gas (flow rate 300 ml / min), irradiate infrared rays from the top of the heating furnace, and rapidly heat the silicon wafer to about 900 ° C. Heated. By this heating operation, the powder of indium oxide located below the silicon wafer became about 650 ° C. Then, after heating was continued for 45 minutes, the inside of the infrared irradiation heating furnace was cooled to room temperature, thereby depositing a blackish gray product on the silicon surface.
[0028]
The result of having observed the surface of the silicon wafer after a heating with the scanning electron microscope (SEM) is shown to Fig.1 (a). FIG. 1A shows that many spherical particles (particle diameter of 50 nm or more and 20 μm or less) exist on the surface of the silicon wafer, and the silicon wafer showed some etched holes. FIG. 1 (b) shows a detailed scanning electron microscope image in the hole of the silicon wafer, and it was confirmed that a large amount of nanowires were grown and the structure was closely packed and highly oriented. The nanowire has a uniform diameter (10-20 nm) and a length of 5-20 μm.
[0029]
FIG. 2A shows a transmission electron microscope image of the nanowire. It was found that the nanowire was sufficiently oriented in the same manner as the image observed with the scanning electron microscope. Further, the measurement result of the X-ray energy diffusion spectrum of this part is shown in FIG. 2 (b). It is an amorphous silicon dioxide nanowire having a chemical composition of silicon and oxygen and having an atomic ratio of 1: 2. It was confirmed that there was. The peak of copper (Cu) in FIG. 2B is derived from the copper grid that holds the sample.
[0030]
Next, referring to spherical particles, there are two types of large and small particles. As shown in FIG. 1 (a), the small particles have a diameter of 50 nm or more and 200 nm or less. ) Shows its X-ray energy diffusion spectrum, and its chemical composition is metallic indium. The carbon peak in FIG. 3A is derived from the carbon film coated on the copper grid.
[0031]
The other large particle has a diameter of 1 to 20 μm, and its X-ray energy diffusion spectrum is shown in FIG. 3 (b), but its chemical composition was found to be an alloy of indium and nickel. The ratio of indium and nickel in this alloy has various values.
[0032]
On the other hand, when a silicon wafer to which nickel nanoparticles are not attached is used as a substrate, highly oriented silicon dioxide nanowires cannot be obtained, so nickel acts as a catalyst for producing silicon dioxide nanowires. It was inferred that
[0033]
【The invention's effect】
As described above in detail, the invention of this application makes it possible to produce highly oriented silicon dioxide nanowires with a stable composition, so that future blue light-emitting materials, optical heads, optical devices, etc. Application is expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a photograph illustrating a scanning electron microscope image of particles deposited on a silicon wafer, obtained by an embodiment of the invention of this application.
(B) It is the photograph which illustrated the scanning electron microscope image of the silicon dioxide nanowire which was obtained by one Embodiment of this application and was closely packed and orientated.
FIG. 2 (a) is a photograph illustrating a transmission electron microscope image of silicon dioxide nanowires obtained by an embodiment of the invention of this application.
(B) It is a graph of the X-ray energy diffusion spectrum of the silicon dioxide nanowire obtained by one Embodiment of this invention.
FIG. 3A is a graph of an X-ray energy diffusion spectrum of indium particles having a particle diameter of 50 to 200 nm formed according to an embodiment of the invention of this application.
(B) It is a graph of the X-ray energy-diffusion spectrum of the indium-nickel alloy particle | grains with a particle diameter of 1-20 micrometers formed by one Embodiment of this application.

Claims (4)

ニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板と、酸化インジウム粉末とを、赤外線照射加熱炉中かつ窒素ガスとアンモニアガスの混合気流中に離隔して配置し、赤外線照射加熱により、ニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板を900℃以上1000℃以下に加熱し、酸化インジウム粉末を650℃以上680℃以下に加熱することを特徴とする二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法。Silicon substrate with nickel nanoparticles attached and indium oxide powder are placed in an infrared irradiation heating furnace and separated in a mixed gas stream of nitrogen gas and ammonia gas, and silicon with nickel nanoparticles attached by infrared irradiation heating A method for producing silicon dioxide nanowires, wherein the substrate is heated to 900 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower, and the indium oxide powder is heated to 650 ° C. or higher and 680 ° C. or lower. 窒素ガスの流量を200ml/min以上1000ml/min以下とすることを特徴とする請求項1記載の二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法。The method for producing silicon dioxide nanowires according to claim 1, wherein the flow rate of nitrogen gas is 200 ml / min or more and 1000 ml / min or less. アンモニアガスの流量を100ml/min以上400ml/min以下とすることを特徴とする請求項1または2記載の二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法。The method for producing silicon dioxide nanowires according to claim 1, wherein the flow rate of the ammonia gas is 100 ml / min or more and 400 ml / min or less. ニッケルナノ粒子が付着したシリコン基板と酸化インジウム粉末の加熱時間を30分以上60分以下とすることを特徴とする請求項1ないし3いずれかに記載の二酸化珪素ナノワイヤーの製造方法。The method for producing silicon dioxide nanowires according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating time of the silicon substrate to which the nickel nanoparticles are adhered and the indium oxide powder is 30 minutes or more and 60 minutes or less.
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