JP3849026B2 - シリコンナノワイヤーの製造方法 - Google Patents
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Description
この出願の発明は、シリコン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、数cm以上の長さのシリコンナノワイヤーを作製することのできるシリコンナノワイヤーの製造方法に関するものである。
半導体等の情報通信用デバイス、ナノマシン用部材等として用いることのできるシリコンナノワイヤーの製造について様々に検討されている。最近、約５cmの均熱部を設けることを条件として熱蒸発法により長さ数mmのシリコンナノワイヤーの製造が可能となっている（たとえば、特許文献１参照）。
特願２００３−０８５５７１
しかしながら、より長尺のシリコンナノワイヤーを作製するには、上記熱蒸発法では限界があった。
この出願の発明は、より長尺な、長さ数cm以上のシリコンナノワイヤーを作製することのできるシリコンナノワイヤーの製造方法を提供することを解決すべき課題としている。
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、シリコン粉末の焼結体を不活性ガス気流中で蒸発させ、不活性ガス気流の下流側において、1200℃〜900℃の間で１０℃/cm以上の温度勾配が形成された位置に配置された基板上にシリコンナノワイヤーを成長させることを特徴とするシリコンナノワイヤーの製造方法を提供する。
この出願の発明のシリコンナノワイヤーの製造方法によれば、簡便な製造プロセスにより、長さ数cm以上のシリコンナノワイヤーを製造することができる。
以下、実施例を示しつつ、この出願の発明のシリコンナノワイヤーの製造方法についてさらに詳しく説明する。
たとえば図１に示したように、電気炉内に設けられる反応管（１）にアルゴンガス等の不活性ガス（２）を流通させる。反応管（１）の周囲に設けられたヒータ（３）を幾つかに分割し、各々の出力を変え、不活性ガス（２）の気流の上流側から下流側にかけて、1200℃〜900℃の間で１０℃/cm以上の温度勾配を形成する。シリコン粉末の焼結体（４）は、反応管（１）内における不活性ガス（２）の気流の上流側に配置する。この位置において焼結体（４）を蒸発させる。基板（５）は、上記温度勾配が形成された位置に配置する。基板（５）上には、長さ数cm以上のシリコンナノワイヤーが生成する。
このように、この出願の発明のシリコンナノワイヤーの製造方法では、シリコン粉末の焼結体を不活性ガス気流中で蒸発させ、不活性ガス気流の下流側において、1200℃〜900
℃の間で１０℃/cm以上の温度勾配が形成された位置に配置された基板上にシリコンナノ
ワイヤーを成長させる。前述の熱蒸発法の限界を超える長さのシリコンナノワイヤーが、温度勾配の形成という簡便な条件により作製される。温度が1200℃を超えると粒状となり
、900℃未満では膜状となり、シリコンナノワイヤーが形成されにくくなる。温度勾配に
ついては、１０℃/cm未満では、シリコンナノワイヤーが長尺とならず、短尺のたとえば
１mm以下のナノワイヤーとなってしまう。
℃の間で１０℃/cm以上の温度勾配が形成された位置に配置された基板上にシリコンナノ
ワイヤーを成長させる。前述の熱蒸発法の限界を超える長さのシリコンナノワイヤーが、温度勾配の形成という簡便な条件により作製される。温度が1200℃を超えると粒状となり
、900℃未満では膜状となり、シリコンナノワイヤーが形成されにくくなる。温度勾配に
ついては、１０℃/cm未満では、シリコンナノワイヤーが長尺とならず、短尺のたとえば
１mm以下のナノワイヤーとなってしまう。
なお、図１図中の符号６は、熱電対であり、ヒータ（３）により加熱される反応管（１）の温度を不活性ガス（２）の気流の上流から下流にかけての異なる位置に配置され、温度を測定する。
この出願の発明のシリコンナノワイヤーの製造方法は、シリコンと性質の類似するゲルマニウム、シリコン・ゲルマニウム合金のナノワイヤーの製造にも有効であると推測される。
純度99.999％のシリコン粉末を１０-6Torrの真空中において1200℃で２時間仮焼結した。生成したシリコン仮焼結体をアルミナボートに入れ、電気炉の反応管内に配置した。反応管内には、また、石英るつぼに入れたシリコン基板を上記シリコン仮焼結体から約２０cm離して配置した。反応管内にアルゴンガスをシリコン仮焼結体側からシリコン基板側に向けて１０cm3/minの流量で流しながら、ヒータにより通電加熱した。シリコン仮焼結体
は、大気圧下、1350℃で蒸発させた。シリコン基板の位置は、1130℃〜1160℃の温度で１５℃/cmの温度勾配が形成された位置にあった。シリコン基板上にはシリコンナノワイヤ
ーが生成した。このシリコンナノワイヤーは、図２に示したように、外径５０nm〜100nm
で、長さ数cmの長尺のものであった。透過型電子顕微鏡で観察すると、図３に示したように、直線的であり、また、電子線回折結果を示した図４にから理解されるように、単結晶である。
は、大気圧下、1350℃で蒸発させた。シリコン基板の位置は、1130℃〜1160℃の温度で１５℃/cmの温度勾配が形成された位置にあった。シリコン基板上にはシリコンナノワイヤ
ーが生成した。このシリコンナノワイヤーは、図２に示したように、外径５０nm〜100nm
で、長さ数cmの長尺のものであった。透過型電子顕微鏡で観察すると、図３に示したように、直線的であり、また、電子線回折結果を示した図４にから理解されるように、単結晶である。
もちろん、この出願の発明は、以上の実施例によって限定されるものではない。細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、長さ数cm以上のシリコンナノワイヤーが、簡便な製造プロセスにより製造される。数cm以上の長尺であるため、次世代３次元半導体の材料としてのみならず、ナノコイル、ナノスプリング、ナノピンセット、ナノケーブル等のナノマシン用の部品に使用可能である。
１ 反応管
２ 不活性ガス
３ ヒータ
４ 焼結体
５ 基板
６ 熱電対
２ 不活性ガス
３ ヒータ
４ 焼結体
５ 基板
６ 熱電対
Claims (1)
- シリコン粉末の焼結体を不活性ガス気流中で蒸発させ、不活性ガス気流の下流側において、1200℃〜900℃の間で１０℃/cm以上の温度勾配が形成された位置に配置された基板上にシリコンナノワイヤーを成長させることを特徴とするシリコンナノワイヤーの製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003352799A JP3849026B2 (ja) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | シリコンナノワイヤーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2003352799A JP3849026B2 (ja) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | シリコンナノワイヤーの製造方法 |
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| JP2005112701A JP2005112701A (ja) | 2005-04-28 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003352799A Expired - Lifetime JP3849026B2 (ja) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | シリコンナノワイヤーの製造方法 |
Country Status (1)
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2003
- 2003-10-10 JP JP2003352799A patent/JP3849026B2/ja not_active Expired - Lifetime
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