DE102008029784A1 - Single crystal metal nanostructures of binary alloy and process for their preparation - Google Patents

Abstract

Offenbart werden ein Verfahren zur Herstellung von Binärlegierung-Nanostrukturen unter Verwendung von Metalloxiden, Metallsubstanzen oder Metallhalogniden oder Metallelemente, die verwendet weden, um eine Binärlegierung zu bilden und/oder Binärlegierungssubstanzen als einem Precursor durch ein Dampfphasensyntheseverfahren und eine Binärlegierung-Nanostruktur, welche mittels desselben hergestellt wurde. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Nanodrahtes oder Nanobandes aus Binärlegierung bereit, welches das Platzieren eines Precursors am vorderen Teil eines Reaktionsofens und eines Substrats am hinteren Teil eines Reaktionsofens umfasst, und Wärmebehandlung beider unter Inertgasatmosphäre, um den Nanodraht oder das Nanoband herzustellen und zudem einen Nanodraht oder ein Nanoband welcher/welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurde.Disclosed is a method of making binary alloy nanostructures using metal oxides, metal substances or metal halides or metal elements used to form a binary alloy and / or binary alloying substances as a precursor by a vapor phase synthesis method and a binary alloy nanostructure made by the same has been. In particular, the present invention provides a method of manufacturing a binary alloy nanowire or nanoband comprising placing a precursor at the front of a reaction furnace and a substrate at the rear of a reaction furnace, and heat treating both under inert gas atmosphere to produce the nanowire or nanoband and also a nanowire or a nanoribbon which has been produced by means of the method according to the invention.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Diese Erfindung nimmt die Priorität der Koreanischen Patentanmeldung Nr. 2007-0068548 in Anspruch, welche am 9. Juli 2007 beim Koreanischen Patentamt eingereicht wurde, deren gesamte Inhalte hiermit unter Bezugnahe einbezogen werden.This invention takes the priority of Korean Patent Application No. 2007-0068548 filed on July 9, 2007 with the Korean Patent Office, the entire contents of which are hereby incorporated by reference.

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einkristalline Metallnanostrukturen aus Binärlegierung und ein Verfahren zur Herstellung davon und insbesondere auf eine einkristalline Nanostruktur aus Binärlegierung und ein Verfahren zur Herstellung davon mittels Dampfphasensynthese.The The present invention relates to single crystal metal nanostructures of binary alloy and a method for the production thereof and more particularly to a single crystal nanostructure of binary alloy and a process for the preparation thereof by means of vapor phase synthesis.

2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the Related Art

In den letzten Jahren haben eindimensionale (1D) Nanostrukturen, welche oft als Nanodrähte dargestellt werden, erhebliche Aufmerksamkeit als ein sehr nützliches Material erweckt, insbesondere für Halbkleiteranwendungen. Von solchen Nanostrukturen wird erwartet, dass sie verschiedene Vorteile haben, einschließlich verringerter Größe, vergrößertem Formfaktor, vergrößertem Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen und neuentdeckten Phänomenen und einzigartigen Merkmalen infolge neuer Morphologien davon, welche in Bulkzuständen nicht beobachtet werden können.In In recent years, one-dimensional (1D) nanostructures have often presented as nanowires, considerable attention as a very useful material, in particular for semi-conductor applications. From such nanostructures is expected to have several benefits, including reduced size, increased form factor, increased ratio between surface and volumes and newly discovered phenomena and unique ones Characteristics due to new morphologies thereof, which in bulk states can not be observed.

Insbesondere besteht ein großes Interesse an Nanodrähten aus Binärlegierung, welche zur Herstellung von Gassensoren, Magnetvorrichtungen und/oder Magentsensoren verwendet werden können. In Folge kürzlicher Fortschritte in Wissenschaft und Technologien gibt es eine wichtige Forderung nach der Entwicklung einer Auswahl an Präzisionsmessungssensoren, welche für Hochpräzisionsarbeiten geeignet sind. Auch ist es noch ein langer Weg bis zur Entwicklung verbesserter Sensoren mit hervorragender Empfindlichkeit durch heimische und/oder überseeische Forschungsanstrengungen.Especially There is great interest in nanowires Binary alloy, which is used for the production of gas sensors, Magnetic devices and / or magnetic sensors can be used. As a result of recent advances in science and technology There is an important requirement for the development of a selection on precision measurement sensors, which are used for high-precision work are suitable. It is still a long way to development improved sensors with excellent sensitivity through domestic and / or overseas Research efforts.

Außerdem besteht unter Bezug auf Wasserstoffgassensoren für hochempfindliche Brennstoffzellen, welche möglicherweise auftretende Wasserstofflecks feststellen können, für den Fall, dass solche Brennstoffzellen auf dem Markt kommerziell erhältlich werden sollten, noch immer eine Forderung, dass solche Sensoren viel mehr Forschung und Entwicklung benötigen, um zusammen mit neuen Brennstoffzellen als eine saubere Energie der Zukunft verwendet werden zu können.Furthermore exists with reference to hydrogen gas sensors for highly sensitive Fuel cells, which possibly occurring hydrogen leaks can determine, in the event that such Fuel cells are commercially available on the market There should still be a requirement that such sensors be much more Research and development need to get along with new ones Fuel cells used as a clean energy of the future to be able to.

Zusätzlich zu oben erwähnten Entwicklung von Wasserstoffsensoren, ist es auch wichtig neue Materialien zu untersuchen, die bei der Herstellung der Sensoren verwendbar sind. Unter diesen erweckt ein PdAu-Nanodraht viel Aufmerksamkeit, welcher PdAu umfasst, das eine starke Bindung zu Wasserstoff aufweist und für Hochpräzisionssensoren verwendet werden kann. Da der PdAu-Nanodraht bei einer definierten Wasserstoffkonzentration im Bereich von 0,1 bis 2% keinen Phasenübergang von α zu β zeigt, wird erwartet, dass die Antwortzeit eines Wasserstoffsensors, bei Verwendung in einem Wasserstoffsensor, verbessern kann.additionally to the above-mentioned development of hydrogen sensors, it is also important to study new materials that are used in the Manufacture of the sensors are used. Among these awakens PdAu nanowire much attention, which includes PdAu, the one strong bond to hydrogen and high-precision sensors can be used. Since the PdAu nanowire at a defined Hydrogen concentration in the range of 0.1 to 2% no phase transition from α to β, the response time is expected to be a hydrogen sensor, when used in a hydrogen sensor, can improve.

Ein CoAg-Legierung-Nanodraht hat magnetische Eigenschaften wie beispielsweise magnetischen Widerstand MR, Spinglasseigenschaften, etc. während ein AgTe-Legierung-Nanodraht üblicherweise kombinierte ionische und ladungsleitende Eigenschaften aufweist. In einer Umgebung mit hoher Temperatur beinhalten AgTe-Substanzen eine, welche superionische Leitfähigkeit und einen hohen Gehalt an Ag in einem Bulkzustand hat und eine andere, welche große positive MR-Eigenschaften und eine hohen Gehalt an Te hat. Daher erwartet man sowohl vom CoAg-Legierung-Nanodraht als auch vom AgTe-Legierung-Nanodraht, dass sie praktisch bei der Herstellung von Magnetsensoren und Magnetvorrichtungen sind.One CoAg alloy nanowire has magnetic properties such as MR magnetic resistance, spin-off characteristics, etc. during usually combined an AgTe alloy nanowire has ionic and charge-conducting properties. In an environment At high temperature, AgTe substances include one which is superionic Conductivity and high content of Ag in a bulk state has and another, which has great positive MR characteristics and has a high content of Te. Therefore one expects both from the CoAg alloy nanowire as well as from the AgTe alloy nanowire that they are practical to manufacture of magnetic sensors and magnetic devices.

Es ist allerdings bekannt, dass CoAg-Legierung positive kombinierte Energie in einem binären System aus Co und Ag hat und es ist schwierig, daraus eine Intermetallverbindung zu erzeugen. Daher wurden Veröffentlichungen zur Bewertung von CoAg-Legierung nicht vor den 1990 ern offengelegt. Die berichteten Substanzen umfassen Arten von Dünnschichten und Nanopartikeln in amorphen und/oder multikristallinen Formen.It however, it is known that CoAg alloy combined positive Energy in a binary system of Co and Ag has and it is difficult to produce an intermetallic compound from. Therefore were Publications for the evaluation of CoAg alloy not disclosed before the 1990s. The reported substances include Types of thin films and nanoparticles in amorphous and / or multicrystalline To shape.

Wie für CoAg-Nanodrähte, wurden auch über die Herstellung von Nanokabeln oder einkristallinen Metallnanodrähten, die auf PdAu- und/oder AgTe-Legierungen basieren bisher keine Berichte veröffentlicht. Es gibt noch immer keine Offenbarung, welche eine Anwendung von Dampfphasensynthese bei der Herstellung von Nanodrähten aus Binärlegierung unter katalysatorfreien Bedingungen offenbart.As for CoAg nanowires, were also over the production of nanocables or single crystal metal nanowires, based on PdAu and / or AgTe alloys so far no reports released. There is still no revelation which an application of vapor phase synthesis in the production of nanowires of binary alloy under catalyst-free conditions disclosed.

Derzeit ist es schwierig, Nanokabel unter Verwendung binärer Metalle, und noch mehr unter Verwendung einzelner Metalle, herzustellen. Die meisten der kürzlich offenbarten Dokumente haben einen Fokus auf die Darstellung nanoskaliger Strukturen unter Verwendung von Bulkmetallen. Zur Darstellung von 1D-Nanostrukturen verwenden die meisten Forschungsgruppen ein anodisches Aluminiumoxidtemplat als einfachstes Verfahren. Dieses Verfahren ist am geeignetsten zur Synthese von 1D Nanostrukturen und wird bezüglich eines Aspekts von Durchmessersteuerung mit erhöhtem Interesse bedacht, welcher den Durchmesser eines Nanokabels abhängig von Darstellungsbedingungen regulieren kann, allerdings Schwierigkeiten bei der Darstellung von einkristallinen Metallnanodrähten hat.At present, it is difficult to manufacture nanocables using binary metals, and still more using single metals. Most of the recently disclosed documents have a focus on the representation of nanoscale structures using bulk metals. For the presentation of 1D nanostructures, most research groups use an anodic alumina template as the simplest method. This method is most suitable for the synthesis of 1D nanostructures and is considered to have an increased interest in diameter control aspect, which is the diameter of a nanocable dependent on presentation conditions, but has difficulty in the representation of single crystal metal nanowires.

Die Darstellung von einkristallinen Metallnanodrähten ist ein wesentliches Element angesichts verbesserter elektrischer und magnetischer Eigenschaften von Ausgangssubstanzen. Der wichtigste Faktor in Bezug auf elektrische Eigenschaften eines Nanodrahtes ist ein Grad elektrischer Leitfähigkeit. Für einen einkristallinen Metallnanodraht ist der Nanodraht selbst eine große Korngrenze und hat keine Hindernisse gegen Elektronenleitfähigkeit im Nanodraht.The Representation of single crystal metal nanowires is a essential element in the face of improved electrical and magnetic Properties of starting substances. The most important factor in terms electrical properties of a nanowire is a degree of electrical Conductivity. For a single crystal metal nanowire the nanowire itself has a large grain boundary and has no obstacles to electron conductivity in the nanowire.

Andererseits zeigt ein multikristalliner Metallnanodraht, welcher eine Anzahl von Körnern und Korngrenzen umfasst, einen Abfall der Elektronenleitfähigkeit aufgrund von Elektronenstreuung, welche von einer Anzahl Grenzbarrieren verursacht wird.on the other hand shows a multicrystalline metal nanowire which has a number of grains and grain boundaries, a drop in electron conductivity due to electron scattering resulting from a number of boundary barriers is caused.

Für magnetische Eigenschaften eines Nanodrahtes ist eine Ausrichtung des Elektronenseins sehr wichtig, wenn ein externes Feld an den Nanodraht angelegt wird. Wie oben beschrieben hat der einkristalline Metallnanodraht nur eine einkristalline Form, um die Ausrichtung des Elektonenspins in eine Richtung auszurichten, wenn ein externes Feld angelegt wird. Während der multikristalline Metallnanodraht die Kristalle als ein Satz mehrerer Kristalle dazu anregt, Elektronenseins während Anlegens eines externen Feldes in unterschiedliche Richtungen auszurichten, was zur Verringerung der magnetischen Eigenschaften davon führt.For Magnetic properties of a nanowire is an alignment of electron ion very important when an external field to the Nanowire is applied. As described above, the monocrystalline Metal nanowire just a single crystal shape to the alignment of the electron spin to align in one direction when an external Field is created. While the multicrystalline metal nanowire stimulating the crystals as a set of several crystals, electron ones while creating an external field in different Align directions, resulting in reduction of magnetic properties of which leads.

Um die obigen Probleme zu lösen, sahen die vorliegenden Erfinder vor, Dampfphasensynthese von Binärlegierungsnanostrukturen unter Verwendung von Metalloxiden, Metallsubstanzen, Metallhalogeniden und/oder Binärlegierungsmaterialien als einem Precursor einzusetzen, und haben als ein Ergebnis ein Verfahren zur Herstellung einer einkristallinen Nanostruktur aus einer Binärlegierung mit vervollständigter Morphologie vollendet.Around To solve the above problems, the present inventors saw above, vapor phase synthesis of binary alloy nanostructures using metal oxides, metal substances, metal halides and / or binary alloy materials as a precursor as a result, and have a method of production a single crystal nanostructure of a binary alloy completed with completed morphology.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Entsprechend ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, Probleme des Standes der Technik wie oben beschrieben zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einkristalline Nanostruktur aus Binärlegierung mit hoher Qualität und verbesserter Morphologie und ein Verfahren zur Herstellung derselben mittels eines Dampfphasentransportverfahrens bereitzustellen.Corresponding the present invention is directed to problems of the prior art The technique as described above to solve and a task The present invention is a monocrystalline nanostructure Binary alloy with high quality and improved Morphology and a method for producing the same by means of to provide a vapor phase transport process.

Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer einkristallinen Nanostruktur aus Binärlegierung bereit, umfassend: Verwenden von zwei Substanzen als Precursor, die ausgewählt sind aus einem ersten Material bis einem dritten Material, einzeln oder in Kombination davon; und Wärmebehandlung des Precursors ebenso wie eines einkristallinen Halbleiter- oder Isolatoreinkristallsubstrats unter Inertatmosphäre, nachdem der Precursor an der Vorderseite eines Reaktionsofens und das einkristalline Substrat an der Rückseite des Reaktionsofen platziert wurde, um einen einkristallinen Metallnanodraht oder ein -nanoband aus Binärlegierung herzustellen, wobei die Binärlegierung für die Nanostruktur das erste Material beinhaltet, welches Metalloxide, Metallsubstanzen oder Metallhalogenide eines Metalls beinhaltet, das verwendet wird um die Binärlegierung zu bilden, ein zweites Material, welches Metalloxide, Metallsubstanzen oder Metallhalogenide eines anderen Metalls enthält, welches verwendet wird, um die Binärlegierung zu bilden und/oder das dritte Material, welches irgendeine der Binärlegierungssubstanzen für die Binärlegierung enthält.Around To achieve the above object, the present invention a method for producing a single-crystalline nanostructure of binary alloy, comprising: using two Substances as precursors, which are selected from a first material to a third material, individually or in combination from that; and heat treatment of the precursor as well as one single crystal semiconductor or insulator single crystal substrate Inertatmosphäre after the precursor on the front a reaction furnace and the monocrystalline substrate at the back of the reaction furnace was placed around a single crystal metal nanowire or produce a nano-band of binary alloy, wherein the binary alloy for the nanostructure the first Material includes, which metal oxides, metal substances or Metal halides of a metal that is used to to form the binary alloy, a second material which Metal oxides, metal substances or metal halides of another Contains metal, which is used to the binary alloy and / or the third material containing any of the binary alloying substances for the binary alloy.

Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Precursor eine Mischung des ersten Materials und des zweiten Materials, eine Mischung des ersten Materials und des dritten Materials oder das dritte Material allein.According to the present invention, the precursor includes a mixture of first material and the second material, a mixture of the first material and the third material or material alone.

Bevorzugt sind Metallhalogenide des ersten Materials oder des zweiten Materials aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Metallfluorid, Metallchlorid, Metallbromid und Metalliodid besteht.Prefers are metal halides of the first material or the second material selected from a group consisting of metal fluoride, metal chloride, metal bromide and metal iodide.

Im Fall, dass die einkristalline Nanostruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ein einkristalliner Metallnanodraht ist, wird ein Inertgasstrom durch den Vorderteil zum hinteren Teils des Ofens bei 10 bis 600 sccm eingeführt, die Wärmebehandlung wird unter Druck im Bereich von 2 bis 30 Torr durchgeführt, und der Precursor wird bei 500 bis 1200°C gehalten während das einkristalline Substrat bei 700 bis 1100°C gehalten wird.in the Case that the single crystal nanostructure according to the present invention is a single crystal metal nanowire, an inert gas flow through the front part to the rear part of the Furnace introduced at 10 to 600 sccm, the heat treatment is carried out under pressure in the range of 2 to 30 Torr, and the precursor is maintained at 500 to 1200 ° C during held the single-crystal substrate at 700 to 1100 ° C. becomes.

Im Fall, dass die einkristalline Nanostruktur gemäß der Erfindung ein einkristallines Nanoband ist, wird ein Inertgasstrom durch den Vorderteil des hinteren Teils des Ofens bei 10 bis 600 sccm eingeführt, die Wärmebehandlung wird unter Druck im Bereich von 2 bis 30 Torr durchgeführt, und der Precursor wird bei 500 bis 1200°C gehalten während das einkristalline Substrat bei 100 bis 200°C gehalten wird.in the Case that the single crystal nanostructure according to the Invention is a single crystal nanoband, an inert gas stream through the front part of the rear part of the furnace at 10 to 600 sccm introduced, the heat treatment is taking place Pressure is carried out in the range of 2 to 30 Torr, and the Precursor is maintained at 500 to 1200 ° C during the single crystalline substrate is kept at 100 to 200 ° C.

Im Fall, dass Metallhalogenide als der Precursor verwendet werden, d. h. der Precursor ein Gemisch ist, welches Metallhalogenide des ersten Materials ebenso wie des zweiten Materials enthält, ist es bevorzugt, dass Metallhalogenide des ersten und des zweiten Materials physikalisch voneinander getrennt sind und am vorderen Teil des Reaktionsofens platziert sind.In the case where metal halides are used as the precursor, ie the precursor is a mixture containing metal halides of the first material as well as the second material, it is preferred that metal halides of the first and second materials be physically separated from each other and at the front part of the reaction furnace are placed.

Zu diesem Zeitpunkt werden Metallhalogenide des ersten Materials bei 500 bis 800°C gehalten und das zweite Material wird bei 800 bis 1200°C gehalten während das einkristalline Substrat bei 700 bis 1100°C gehalten wird.To At this time, metal halides of the first material become involved 500 to 800 ° C and the second material is at 800 to 1200 ° C held while the monocrystalline Substrate is maintained at 700 to 1100 ° C.

Bevorzugt sind Metalloxide des ersten Materials oder des zweiten Materials aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend aus Silberoxid, Goldoxid, Cobaltoxid, Palladiumoxid und Telluroxid. Bevorzugt sind Metallsubstanzen des ersten Materials oder des zweiten Materials aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend aus Silber, Gold, Cobalt, Palladium und Tellur in Form elementaren Metalls. Bevorzugt sind Metallhalogenide des ersten Materials oder des zweiten Materials aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend aus Silberhalogenid, Goldhalogenid, Cobalthalogenid, Palladiumhalogenid und Tellurhalogenid. Bevorzugt beinhalten Binärlegierungssubstanzen des dritten Materials Co-und-Ag-Legierung, Ag-und-Te-Legierung oder Bi-und-Te-Legierung.Prefers are metal oxides of the first material or the second material selected from a group consisting of silver oxide, Gold oxide, cobalt oxide, palladium oxide and tellurium oxide. Preferred are Metal substances of the first material or the second material selected from a group consisting of silver, gold, Cobalt, palladium and tellurium in the form of elemental metal. Prefers are metal halides of the first material or the second material selected from a group consisting of silver halide, Gold halide, cobalt halide, palladium halide and tellurium halide. Preferably, binary alloying substances of the third include Materials Co-and-Ag alloy, Ag-and-Te alloy or Bi-and-Te alloy.

Bevorzugt ist der einkristalline Nanodraht aus binärer Metalllegierung, der auf dem einkristallinen Substrat gebildet ist, aus einem einkristallinen Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodraht, einem einkristallinen Co_yAg_1-y(0,01 ≤ y ≤ 0,5) Metallnanodraht, einem Ag₂Te Nanodraht und einem einkristallinen Bi₁Te₁ Nanoband ausgewählt.Preferably, the single crystal binary metal alloy nanowire formed on the single crystalline substrate is made of a single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) metal nanowire, a monocrystalline Co _y Ag _1-y (0, 01 ≤ y ≤ 0.5) metal nanowire, an Ag ₂ Te nanowire, and a monocrystalline Bi ₁ Te ₁ nanoband.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Binärlegierungsnanostruktur bereitgestellt, umfassend eine feste Lösung von Einkristallen zweier Elemente oder ein Verbund der Einkristalle, in welchem die Metallelemente aus Metallen oder Metalloiden ausgewählt sind, wobei die Struktur hergestellt wird, indem ein Precursor unter einem Katalysator durch ein Dampfphasensysntheseverfahren verwendet wird.According to the The present invention provides a binary alloy nanostructure provided comprising a solid solution of single crystals two elements or a composite of single crystals, in which the Metal elements selected from metals or metalloids are, wherein the structure is prepared by a precursor under a catalyst by a vapor phase synthesis method.

Zu diesem Zeitpunkt beinhaltet der Precursor zwei Substanzen, welche aus einem ersten bis einem dritten Material einzeln oder in Kombination davon ausgewählt sind, und die Binärlegierung für die Nanostruktur des ersten Materials Metalloxide, Metallsubstanzen oder Metallhalogenide beinhaltet, um die Binärlegierung zu bilden, ein zweites Material, Metalloxide, Metallsubstanzen oder Metallhalogenide eines anderen Metalls enthält, welches verwendet wird, um die Binärlegierung zu bilden und/oder das dritte Material irgendeine der Binärlegierungssubstanzen für die Binärlegierung enthält.To At this time, the precursor contains two substances which from a first to a third material individually or in combination thereof are selected, and the binary alloy for the nanostructure of the first material metal oxides, Metal substances or metal halides to the binary alloy to form a second material, metal oxides, metal substances or Contains metal halides of another metal, which is used to form the binary alloy and / or the third material is any of the binary alloying substances for the binary alloy.

Im Fall, dass die einkristalline Nanostruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ein einkristalliner Metallnanodraht ist, wird der Precursor bei 500 bis 1200°C gehalten während ein Substrat zur Herstellung eines einkristallinen Metallnanodrahtes aus Binärlegierung bei 700 bis 1100°C gehalten wird und ein Inertgasstrom vom Precursor zum Substrat bei 10 bis 600 sccm unter Druck im Bereich von 2 bis 30 Torr eingeführt wird, um den Nanodraht herzustellen.in the Case that the single crystal nanostructure according to the present invention is a single crystal metal nanowire, the precursor is maintained at 500 to 1200 ° C during a substrate for producing a single crystal metal nanowire Binary alloy held at 700 to 1100 ° C. and an inert gas stream from the precursor to the substrate at 10 to 600 sccm under pressure in the range of 2 to 30 Torr introduced to make the nanowire.

Im Fall, dass die einkristalline Nanostruktur gemäß der vorliegenden Erfindung ein einkristallines Metallnanoband ist, wird der Precursor bei 500 bis 1200°C gehalten während ein Substrat zur Herstellung eines einkristallinen Metallnanobandes aus Binärlegierung bei 100 bis 200°C gehalten wird und ein Inertgasstrom vom Precursor zum Substrat bei 10 bis 600 sccm unter Druck im Bereich von 2 bis 30 Torr eingeführt wird, um den Nanodraht herzustellen.in the Case that the single crystal nanostructure according to the The present invention is a monocrystalline metal nanoribbon is the precursor held at 500 to 1200 ° C during a substrate for producing a monocrystalline metal nanoribbon made of binary alloy kept at 100 to 200 ° C. and an inert gas flow from the precursor to the substrate at 10 to 600 sccm introduced under pressure in the range of 2 to 30 Torr to make the nanowire.

Bevorzugt ist der Nanodraht aus binärer Metalllegierung aus einem einkristallinen Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodraht, einem einkristallinen Co_yAg_1-y(0,01 ≤ x ≤ 0,5) einkristallinen Metallnanodraht, einem Ag₂Te Nanodraht und einem Bi₁Te₁ einkristallinen Nanoband ausgewählt.Preferably, the binary metal alloy nanowire is a single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) metal nanowire, a single crystal Co _y Ag _1-y (0.01 ≤ x ≤ 0.5) single crystal metal nanowire , an Ag ₂ Te nanowire, and a Bi ₁ Te ₁ single crystal nanoband.

Bevorzugt hat der Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) einkristalline Metallnanodraht eine FCC (flächenzentrierte kubische) Struktur. Bevorzugt liegt der Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) einkristalline Metallnanodraht in Form einer festen Lösung vor. Bevorzugt hat der Co_yAg_1-y(0,01 ≤ x ≤ 0,5) einkristalline Metallnanodraht eine FCC (flächenzentrierte kubische) Struktur. Bevorzugt liegt der Co_yAg_1-y(0,01 ≤ x ≤ 0,5) einkristalline Metallnanodraht in Form einer festen Lösung vor.Preferably, the Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) single crystal metal nanowire has an FCC (face centered cubic) structure. Preferably, the Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) single crystal metal nanowire is in the form of a solid solution. Preferably, Co _y Ag _1-y (0.01 ≤ x ≤ 0.5) single crystal metal nanowire has an FCC (face centered cubic) structure. The Co _y Ag _1-y (0.01 ≦ x ≦ 0.5) is preferably in the form of a solid solution of monocrystalline metal nanowire.

Bevorzugt hat der Ag₂Te einkristalline Metallnanodraht eine SM (einfach monokline) Struktur. Bevorzugt liegt der Ag₂Te einkristalline Metallnanodraht in Form einer Verbindung vor. Bevorzugt hat der Bi₁Te₁ einkristalline Metallnanodraht eine hexagonale Struktur.Preferably, the Ag ₂ Te monocrystalline metal nanowire has an SM (monoclinic) structure. Preferably, the Ag ₂ Te single crystal metal nanowire is in the form of a compound. Preferably, the Bi ₁ Te ₁ monocrystalline metal nanowire has a hexagonal structure.

Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren nutzt ein Dampfphasentransportverfahren ohne einen Katalysator, um einen Nanodraht aus binärer Metalllegierung herzustellen, wodurch die Einfachheit und Reproduzierbarkeit in Arbeitsverfahren zur Herstellung des Nanodrahtes verbessert wird. Diese Verfahren hat auch Vorteile die darin bestehen, dass der hergestellte Nanodraht ein Hochqualitätsnanodraht oder -nanoband in einem vollständig einkristallinen Zustand ohne Defekte ist und der Nanodraht oder das Nanoband aus Binärlegierung in großem Maßstab mit einheitlicher Größe hergestellt werden kann, ohne Koagulation auf einem einkristallinen Substrat.The present inventive method uses a Vapor phase transport process without a catalyst to a nanowire made of binary metal alloy, thereby increasing the simplicity and reproducibility in working methods for making the nanowire is improved. This process also has advantages that are that the manufactured nanowire is a high quality nanowire or -nanoband in a completely monocrystalline state with no defects and the nanowire or nanoband made of binary alloy on a large scale with uniform size can be prepared without coagulation on a monocrystalline substrate.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun in der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und Beispiele vollständig beschrieben werden, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zu nehmen ist. In den Zeichnungen:These and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent in the following detailed description of the preferred embodiments and examples are fully described, which should be taken in conjunction with the accompanying drawings. In the drawings:

ist 1 ein Diagramm, welches die Wärmebehandlung eines Precursors und eines Substrats veranschaulicht, die in Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben wird;is 1 a diagram illustrating the heat treatment of a precursor and a substrate described in Example 2 of the present invention;

ist 2 eine SEM (Scanning Electron Microscope) Fotografie eines Nanodrahtes, der wie in Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben hergestellt wurde;is 2 an SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of a nanowire prepared as described in Example 1 of the present invention;

ist eine XRD (X-Ray Diffraction) Fotografie eines Nanodrahtes, der wie in Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben hergestellt wurde;is an XRD (X-Ray Diffraction) photograph of a nanowire that looks like prepared in Example 1 of the present invention has been;

zeigt 4 ein Ergebnis, welches mittels EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) beobachtet wurde, die an einer TEM-Vorrichtung (Transmission Electron Microscope) zur Analyse eines Nanodrahtes befestigt ist, der wie in Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben hergestellt wurde;shows 4 a result observed by EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) attached to a TEM (Transmission Electron Microscope) device for analysis of a nanowire prepared as described in Example 1 of the present invention;

zeigt 5 TEM-Analysenergebnisse für einen Nanodraht wie in Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben, insbesondere veranschaulicht 5(a) ein Dunkelfeldbild; 5(b) ist eine hochaufgelöste TEM-Fotographie des Nanodrahtes, der in 5(a) gezeigt ist; und 5(c) veranschaulicht ein SAED (Selected Area Electron Diffraction) Muster des Nanodrahtes, der in 5(a) gezeigt ist;shows 5 TEM analysis results for a nanowire as described in Example 1 of the present invention, in particular illustrated 5 (a) a dark field picture; 5 (b) is a high-resolution TEM photograph of the nanowire that is in 5 (a) is shown; and 5 (c) FIG. 3 illustrates a SAED (Selected Area Electron Diffraction) pattern of the nanowire used in FIG 5 (a) is shown;

ist 6 eine SEM-Fotografie eines Nanodrahtes, der so hergestellt wurde, wie in Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben;is 6 a SEM photograph of a nanowire prepared as described in Example 2 of the present invention;

ist 7 eine XRD-Fotografie eines Nanodrahtes, der so hergestellt wurde, wie in Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben;is 7 an XRD photograph of a nanowire prepared as described in Example 2 of the present invention;

veranschaulicht 8 ein Dunkelfeldbild eines Nanodrahtes, der so hergestellt wurde, wie in Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei insbesondere ein SAED-Muster des Nanodrahtes im unteren linken Teil davon eingefügt ist;illustrates 8th a dark field image of a nanowire prepared as described in Example 2 of the present invention, in particular, a SAED pattern of the nanowire is inserted in the lower left part thereof;

zeigt 9 Ergebnisse, welche mittels EDS beobachtet wurden, die an einer TEM-Vorrichtung zur Analyse konstitutioneller Bestandteile eines Nanodrahtes befestigt ist, der wie in Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben hergestellt wurde, insbesondere ist 9(a) ein Ag EDS Kartierungsergebnis des Nanodrahtes; 9(b) ist ein Co EDS Kartierungsergebnis des Nanodrahtes; 9(c) ist ein EDS Kartierungsergebnis eines Abschnitts, der mittels eines weißen Quadrates auf einem oberen Teil des Nanodrahtes markiert ist; und 9(d) ist ein EDS Kartierungsergebnis eines anderen Abschnitts, der mittels eines weißen Quadrates auf einem unteren Teil des Nanodrahtes markiert ist;shows 9 Results observed by EDS attached to a TEM device for analysis of constitutional constituents of a nanowire prepared as described in Example 2 of the present invention are, in particular 9 (a) an Ag EDS mapping result of the nanowire; 9 (b) is a Co EDS mapping result of the nanowire; 9 (c) is an EDS mapping result of a section marked by a white square on an upper part of the nanowire; and 9 (d) is an EDS mapping result of another section marked by a white square on a lower part of the nanowire;

ist 10 eine SEM-Fotografie eines Nanodrahtes, der wie in Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben hergestellt wurde;is 10 a SEM photograph of a nanowire made as described in Example 3 of the present invention;

ist 11 ein XRD-Ergebnis eines Nanodrahtes, der wie in Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben hergestellt wurde;is 11 an XRD result of a nanowire made as described in Example 3 of the present invention;

zeigt 12 TEM-Analysenergebnisse für einen Nanodraht wie in Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben, insbesondere veranschaulicht 12(a) ein Dunkelfeldbild und ein SAED-Muster des Nanodrahtes; 12(b) ist eine HRTEM (High Resolution Transmission Microscopy) Fotografie des Nanodrahtes, der in 12(a) gezeigt ist und zusätzlich ist im oberen rechten Teil davon ein FFT (Fast Fourier Transformation) Muster eingefügt;shows 12 TEM analysis results for a nanowire as described in Example 3 of the present invention, in particular illustrated 12 (a) a dark field image and a SAED pattern of the nanowire; 12 (b) is a HRTEM (High Resolution Transmission Microscopy) photograph of the nanowire used in 12 (a) and in addition, in the upper right part thereof, an FFT (Fast Fourier Transformation) pattern is inserted;

zeigt 13 ein Ergebnis, welches mittels EDS beobachtet wurde, die an einer TEM-Vorrichtung zur Analyse eines Nanodrahtes befestigt ist, der wie in Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben hergestellt wurde;shows 13 a result observed by EDS attached to a TEM nanowire analysis device prepared as described in Example 3 of the present invention;

zeigt 14 TEM-Analysenergebnisse eines Bi₁Te₁-Nanobandes, insbesondere veranschaulicht 14(a) ein Dunkelfeldbild und ein SAED-Muster des Nanobandes; 14(b) ist eine HRTEM-Fotografie des Nanobandes, das in 12(a) gezeigt ist und zusätzlich ist im oberen rechten Teil davon ein FFT-Muster eingefügt;shows 14 TEM analysis results of a Bi ₁ Te ₁ nanorape, in particular illustrated 14 (a) a dark field image and an SAED pattern of the nanoribbon; 14 (b) is a HRTEM photograph of the nanoband that is in 12 (a) is shown, and in addition, in the upper right part thereof, an FFT pattern is inserted;

zeigt 15 Ergebnisse, welche mittels EDS beobachtet wurden, die an einer TEM-Vorrichtung zur Analyse konstitutioneller Bestandteile eines Nanobandes befestigt ist, das wie in Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung beschrieben hergestellt wurde; undshows 15 Results observed by EDS attached to a TEM nanoband constitutional component analyzer prepared as described in Example 4 of the present invention; and

zeigt 16 ein XRD-Ergebnis eines Nanobandes, welches gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.shows 16 an XRD result of a nanoribbon prepared according to Example 4 of the present invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter mittels der folgenden Beispiele unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.in the Below are preferred embodiments of the present invention Invention in more detail by means of the following examples with reference to be described on the accompanying drawings.

Das Verfahren zur Herstellung einer einkristallinen Nanostruktur aus Binärlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Verwenden von zwei Substanzen als Precursor, die ausgewählt sind aus einem ersten Material bis einem dritten Material, einzeln oder in Kombination davon; und Wärmebehandlung des Precursors ebenso wie eines Halbleiter- oder Isolatoreinkristallsubstrats unter Inertatmosphäre, nachdem der Precursor an der Vorderseite eines Reaktionsofens und das einkristalline Substrat an der Rückseite des Reaktionsofen platziert wurde, um einen einkristallinen Metallnanodraht oder ein -nanoband aus Binärlegierung herzustellen, wobei die Binärlegierung für die Nanostruktur das erste Material beinhaltet. In der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Binärlegierung für die Nanostruktur das erste Material welches Metalloxide, Metallsubstanzen oder Metallhalogenide beinhaltet, das verwendet wird, um die Binärlegierung zu bilden, das zweite Material, welches Metalloxide, Metallsubstanzen oder Metallhalogenide eines anderen Metalls enthält, welches verwendet wird, um die Binärlegierung zu bilden und/oder das dritte Material, welches irgendeine der Binärlegierungssubstanzen für die Binärlegierung enthält.The method for producing a binary alloy single crystal nanostructure according to the present invention comprises using as a precursor two substances selected from a first material to a third material, singly or in combination thereof; and heat In the inert atmosphere, after the precursor has been placed at the front of a reaction furnace and the monocrystalline substrate is placed at the rear of the reaction furnace, the precursor as well as a semiconductor or insulator single crystal substrate is prepared to produce a single crystal metal nanowire or nano-band of binary alloy, the binary alloy for the Nanostructure includes the first material. In the present invention, the binary alloy for the nanostructure includes the first material including metal oxides, metal substances or metal halides used to form the binary alloy, the second material containing metal oxides, metal substances or metal halides of another metal used. to form the binary alloy and / or the third material containing any of the binary alloy binary alloy substances.

Das Verfahren zur Herstellung eines einkristallinen Nanodrahtes oder Nanobandes aus Binärlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass einfach ein Precursor verwendet wird, welcher irgendeiner ist, der aus Binärlegierungsmaterialien und Metalloxiden, Metallsubstanzen oder Metallhalogeniden zweier Metalle ausgewählt ist, die verwendet werden, um eine Binärlegierung zu bilden, um so den Nanodraht oder das Nanoband auf einem Substrat herzustellen. Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren hat die Einfachheit und Reproduzierbarkeit in Herstellungsverfahren verbessert, weil ein einkristalliner Metallnanodraht oder ein -nanoband aus Binärlegierung ohne einen Katalysator über einen Dampfphasentransportweg hergestellt werden kann und zudem ein Vorteil der Herstellung hochreiner Nanostrukturen ohne andere Verunreinigungen, als die beiden Metalle, welche verwendet wurden, um die Binärlegierung zu bilden.The Process for producing a monocrystalline nanowire or Binary alloy nanoribbon according to the present invention is characterized in that simple a precursor is used, which is any one of binary alloy materials and metal oxides, metal substances or metal halides of two Metals selected to be a binary alloy so as to form the nanowire or nanoribbon on a substrate manufacture. The present inventive Process has the simplicity and reproducibility in manufacturing processes improved because a single-crystal metal nanowire or a -nanoband made of binary alloy without a catalyst over a vapor phase transport path can be made and moreover an advantage of producing high-purity nanostructures without others Impurities, as the two metals that were used to form the binary alloy.

Durch Regulieren der Temperatur des vorderen bzw. hinteren Teils eines Reaktionsofens und des Inertgasdurchflusses und internen Druckes eines Wärmebehandlungsrohrs während der Wärmebehandlung, steuert dieses Verfahren letztlich Nukleationstriebkraft, Wachstumstriebkraft, Nukleationsgeschwindigkeit und Wachstumsgeschwindigkeit, um so die Größe der einkristallinen Nanostrukturen aus Binärlegierung und die Dichte eines Substrats zu steuern und zu reproduzieren und weiterhin einkristalline Nanostrukturen aus Binärlegierung hoher Qualität und guter Kristallinität ohne Defekte herzustellen.By Regulate the temperature of the front or rear part of a Reaction furnace and the Inertgasdurchflusses and internal pressure a heat treatment tube during the heat treatment, ultimately, this process controls nucleation driving force, growth momentum, Nucleation rate and growth rate, so the Size of single crystal nanostructures made of binary alloy and to control and reproduce the density of a substrate and furthermore single-crystal nanostructures made of binary alloy high quality and good crystallinity without defects manufacture.

Eine Wärmebehandlungsbedingung, Trägergasdurchfluss (d. h. Inertgas) und eine Druckbedingung der Wärmebehandlung können unabhängig voneinander einstellbar sein. Aber um einen einkristallinen Nanodraht aus Binärlegierung mit bevorzugter Qualität und Morphologie zu erhalten, ist es wünschenswert, dass alle diese Bedingungen abhängig von anderen Bedingungen verändert werden. Folglich haben spezifisch definierte Grenzen für diese Bedingungen unabhängig im Wesentlichen keine Bedeutung, allerdings kann eine Kombination davon das bevorzugteste Produkt hervorrufen, bei welchem es sich um einen einkristallinen Nanodraht aus Binärlegierung handelt.A Heat treatment condition, carrier gas flow (i.e., inert gas) and a pressure condition of the heat treatment can be independently adjustable. But about a single crystal nanowire made of binary alloy with preferred quality and morphology is It is desirable that all of these conditions depend on other conditions are changed. Consequently, have specific defined limits for these conditions independently essentially no meaning, but can be a combination of which produce the most preferred product in which it is is a single crystal nanowire made of binary alloy.

Die Temperatur des vorderen bzw. hinteren Teils des Reaktionsofens muss abhängig von den physikalischen Eigenschaften des Precursors, wie beispielsweise Schmelzpunkt, Verdampfungspunkt, Verdampfungsenergie etc., und Bedingungen für Trägergasdurchfluss und Druck, optimal definiert werden. Bevorzugt wird der Precursor bei 500 bis 1200°C gehalten, während ein Substrat bei 700 bis 1100°C für einen Nanodraht und 100 bis 200°C für ein Nanoband gehalten wird.The Temperature of the front or rear part of the reaction furnace must depending on the physical properties of the precursor, such as melting point, evaporation point, evaporation energy etc., and conditions for carrier gas flow and Pressure, optimally defined. The precursor is preferably added 500 to 1200 ° C while holding a substrate at 700 to 1100 ° C for a nanowire and 100 is held at 200 ° C for a nanoribbon.

Das Trägergas, d. h. ein Inertgas, fließt bevorzugt vom vorderen Teil des Reaktionsofens zum hinteren Teil desselben in einer Menge von 10 bis 600 sccm. Wenn der Precursor Metallhalogenide enthält, fließt das Inertgas bevorzugt vom vorderen Teil zum hinteren Teil des Reaktionsofens in einer Menge von 300 bis 600 sccm und besonders bevorzugt 450 bis 550 sccm. Wenn der Precursor keine Metallhalogenide enthält, fließt das Inertgas bevorzugt vom vorderen Teil zum hinteren Teil des Reaktionsofens in einer Menge von 10 bis 300 sccm. Der Druck bei der Wärmebehandlung ist bevorzugt geringer als Normaldruck, reicht besonders bevorzugt von 2 bis 30 Torr und ganz besonders bevorzugt von 5 bis 15 Torr. Allerdings besteht, wenn der Precursor Metallhalogenide enthält, kein Problem darin, die Normaltemperatur zur Herstellung des Nanodrahtes anzuwenden.The Carrier gas, d. H. an inert gas flows preferentially from the front part of the reaction furnace to the rear part thereof in an amount of 10 to 600 sccm. When the precursor metal halides contains, the inert gas flows preferably from the front Part to the rear part of the reaction furnace in an amount of 300 to 600 sccm and more preferably 450 to 550 sccm. If the Precursor contains no metal halides flows the inert gas preferably from the front part to the rear part of the reaction furnace in an amount of 10 to 300 sccm. The pressure during the heat treatment is preferably less than normal pressure, more preferably ranges from 2 to 30 torr and most preferably from 5 to 15 torr. Indeed if the precursor contains metal halides, none Problem in it, the normal temperature for the production of the nanowire apply.

Bedingungen wie Temperatur eines Reaktionsofens, Inertgasdurchfluss und Druck bei der Wärmebehandlung können verschiedene Parameter beeinflussen, einschließlich: Verdampfungsgrad des Precursors; Menge des verdampften und pro Stunde zu einem einkristallinen Substrat übertragenen Precursors; Nukleations- und Wachstumsgeschwindigkeit eines Binärlegierungsmaterials auf dem einkristallinen Substrat; und Oberflächenenergie, Koagulationsgrad, und/oder Morphologie eines Binärlegierungsmaterials (wie beispielsweise eines Nanodrahtes oder Nanobandes), welches auf einem einkristallinen Substrat hergestellt wurde.conditions such as temperature of a reaction furnace, inert gas flow and pressure in the heat treatment can have different parameters affecting, including: degree of evaporation of the precursor; Amount of vaporized and transferred per hour to a single crystal substrate precursors; Nucleation and growth rate of a binary alloy material on the single-crystal substrate; and surface energy, Coagulation degree, and / or morphology of a binary alloy material (such as a nanowire or nanoribbon), which was prepared on a single crystal substrate.

Entsprechend wird, unter solchen Bedingungen in Bezug auf die Temperatur, den Inertgasdurchfluss und den Druck bei der Wärmebehandlung, ein Nanodraht oder Nanoband aus Binärlegierung mit der am meisten bevorzugten Qualität und Morphologie mittels eines Dampfphasentransportverfahrens unter Verwendung eines Precursors gemäß der Erfindung hergestellt. Jenseits der definierten Bereiche für die oben beschriebenen Bedingungen ist es schwierig einen Nanodraht auf Basis einer Binärlegierung herzustellen und selbst wenn ein Nanodraht oder Nanoband hergestellt wird, können einige Probleme auftreten, wie beispielsweise Koagulation des Produktes, veränderte Morphologien, schlechte Qualität aufgrund von Defekten oder Bruch, oder dass andere Metallmaterialien in Form eines Partikels, Stabes, etc. anstelle einer bevorzugten Nanodraht- oder Nanobandmorphologie erzeugt werden.Accordingly, under such conditions with respect to temperature, inert gas flow, and pressure in the heat treatment, a binary alloy nanowire or nanoband having the most preferable quality and morphology by a vapor phase transport method using a precursor according to the Er made. Beyond the defined ranges for the conditions described above, it is difficult to fabricate a binary-based nanowire, and even if a nanowire or nanoribbon is produced, some problems may occur such as coagulation of the product, altered morphologies, poor quality due to defects or breakage or that other metal materials in the form of a particle, rod, etc. are produced instead of a preferred nanowire or nanoribbon morphology.

Die Wärmebehandlungszeit sollte ebenfalls unter den oben beschriebenen Bedingungen, einschließlich Temperatur, Inertgasdurchfluss, und Druck der Wärmebehandlung, optimal definiert werden und reicht bevorzugt von 10 Minuten bis zu 1 Stunde. Während der oben definierten Wärmebehandlungszeit wandert der mittels des Inertgases verdampfte Precursor zu einem einkristallinen Substrat, um an Nukleation und Keimwachstum teilzunehmen und gleichzeitig findet eine Materialübertragung (in atomaren oder Clustereinhheiten) zwischen Binärlegierungssubstanzen, welche auf dem Substrat erzeugt wurden, durch eine Dampfphase und eine Oberfläche auf dem Substrat statt, was zu Oswald-Reifung führt.The Heat treatment time should also be below those described above Conditions, including temperature, inert gas flow, and pressure of the heat treatment, to be optimally defined and preferably ranges from 10 minutes to 1 hour. While the above-defined heat treatment time wanders by means of of the inert gas evaporated precursor to a monocrystalline substrate, to participate in nucleation and germination and at the same time finds a material transfer (in atomic or cluster units) between binary alloying substances produced on the substrate were, by a vapor phase and a surface on the Substrate, resulting in Oswald ripening.

Entsprechend wird das einkristalline Substrat, auf welchem der Nanodraht oder das Nanoband aus Binärlegierung nach der Wärmebehandlung gebildet wurde, erneut der Wärmebehandlung unterzogen, um so Dichte oder Größe des Nanodrahtes oder Nanobandes oder dergleichen zu regulieren.Corresponding becomes the monocrystalline substrate on which the nanowire or the binary band of binary alloy after the heat treatment was formed, again subjected to the heat treatment, the density or size of the nanowire or nanoribbon or the like.

Wie oben beschrieben, verwendet das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Metalloxide, Metallsubstanzen oder Metallhalogenide zweier Metallelemente zur Herstellung eines Metallnanodrahtes oder -nanobandes aus Binärlegierung, andererseits Binärlegierungsmaterialien der obigen zwei Metallelemente als einen Precursor und nutzt das Dampfphasentransportverfahren, um den Nanodraht oder das Nanoband aus Binärlegierung herzustellen. Der einkristalline Metallnanodraht oder das Nanoband aus Binärlegierung welcher/welches auf dem einkristallinen Substrat gebildet ist, umfasst bevorzugt einkristallinen Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodraht, einkristallinen Co_yAg_1-y(0,01 ≤ y ≤ 0,5) Metallnanodraht, Ag₂Te Nanodraht oder einkristallines Bi₁Te₁ Nanoband usw.As described above, the production method according to the present invention uses metal oxides, metal substances or metal halides of two metal elements to make a binary alloy metal nanowire or nanoribbon, on the other hand binary alloy materials of the above two metal elements as a precursor, and uses the vapor phase transport method to make the binary alloy nanowire or nanoband manufacture. The single crystal metal nanowire or binary alloy nanoband formed on the single crystal substrate preferably comprises single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≦ x ≦ 0.99) metal nanowire, single crystal Co _y Ag _1-y (0, 01 ≤ y ≤ 0.5) metal nanowire, Ag ₂ Te nanowire or monocrystalline Bi ₁ Te ₁ nanoribbon, etc.

Der Precursor zur Herstellung des einkristallinen Metallnanodrahtes oder -nanobandes aus Binärlegierung kann ein Gemisch zweier einzelner Materialien beinhalten, welche die zwei Metallelemente enthalten, die zur Herstellung einer Binärlegierung verwendet werden.Of the Precursor for producing the monocrystalline metal nanowire or -nanobandes of binary alloy can be a mixture of two of individual materials containing the two metal elements, which are used to make a binary alloy.

Wenn ein Gemisch als Precursor verwendet wird, kann das Gemisch ein Gemisch des ersten Materials und des zweiten Materials oder ein anderes Gemisch des ersten Materials und des dritten Materials sein. Alternativ kann der Precursor allein eine Legierung aus den zwei Metallelementen (welche im Wesentlichen das dritte Material ist) zur Herstellung eines Nanodrahtes oder Nanobandes aus Binärlegierung sein. Das Gemisch des ersten und zweiten Materials beinhaltet beispielsweise: Ein Gemisch enthaltend Metalloxide des ersten Materials und Metallhalogenide des zweiten Materials; ein Gemisch enthaltend Metallsubstanzen des ersten Materials und Metalloxide des zweiten Materials; ein Gemisch enthaltend Metallhalogenide des ersten Materials und Metalloxide des zweiten Materials; ein Gemisch enthaltend Metalloxide des ersten Materials und Metallsubstanzen des zweiten Materials; ein Gemisch enthaltend Metallsubstanzen des ersten Materials und Metallsubstanzen des zweiten Materials; ein Gemisch enthaltend Metallhalogenide des ersten Materials und Metallsubstanzen des zweiten Materials; ein Gemisch enthaltend Metalloxide des ersten Materials und Metallhalogenide des zweiten Materials; ein Gemisch enthaltend Metallsubstanzen des ersten Materials und Metallhalogenide des zweiten Materials; oder ein Gemisch enthaltend Metallhalogenide des ersten Materials und Metallhalogenide des zweiten Materials. Das Gemisch umfasst bevorzugt ein Gemisch enthaltend Metalloxide des ersten Materials und Metalloxide des zweiten Materials; ein Gemisch enthaltend Metallsubstanzen des ersten Materials und Metalloxide des zweiten Materials; ein Gemisch enthaltend Metalloxide des ersten Materials und Metallsubstanzen des zweiten Materials; oder ein Gemisch enthaltend Metallsubstanzen des ersten Materials und Metallsubstanzen des zweiten Materials.If a mixture is used as a precursor, the mixture may be a mixture the first material and the second material or another mixture of the first material and the third material. alternative For example, the precursor alone may be an alloy of the two metal elements (which is essentially the third material) for producing a Be a binary alloy nanowire or nanoband. The Mixture of the first and second material includes, for example: A mixture containing metal oxides of the first material and metal halides the second material; a mixture containing metal substances of the first material and metal oxides of the second material; a mixture containing metal halides of the first material and metal oxides the second material; a mixture containing metal oxides of the first Materials and metal substances of the second material; a mixture containing metal substances of the first material and metal substances the second material; a mixture containing metal halides of first material and metal substances of the second material; one Mixture containing metal oxides of the first material and metal halides the second material; a mixture containing metal substances of the first material and metal halides of the second material; or a mixture containing metal halides of the first material and Metal halides of the second material. The mixture preferably comprises a mixture containing metal oxides of the first material and metal oxides the second material; a mixture containing metal substances of the first material and metal oxides of the second material; containing a mixture Metal oxides of the first material and metal substances of the second material; or a mixture containing metal substances of the first Materials and metal substances of the second material.

Das Gemisch des ersten und dritten Materials beinhaltet beispielsweise: Ein Gemisch enthaltend Metalloxide des ersten Materials und Binärlegierungssubstanzen des dritten Materials; ein Gemisch enthaltend Metallsubstanzen des ersten Materials und Binärlegierungssubstanzen des dritten Materials; oder ein Gemisch enthaltend Metallhalogenide des ersten Materials und Binärlegierungssubstanzen des dritten Materials. Metalloxide des ersten Materials und Binärlegierungssubstanzen des dritten Materials oder Metallhalogenide des ersten Materials und Binärlegierungssubstanzen des dritten Materials werden bevorzugt verwendet.The Mixture of the first and third material includes, for example: A mixture containing metal oxides of the first material and binary alloying substances the third material; a mixture containing metal substances of the first material and binary alloying substances of the third material; or a mixture containing metal halides of the first Materials and binary alloying substances of the third material. Metal oxides of the first material and binary alloying substances of the third material or metal halides of the first material and binary alloy substances of the third material preferably used.

Als Precursor können Binärlegierungssubstanzen des dritten Materials allein verwendet werden.When Precursors may be binary alloying substances of the third material used alone.

Das Gemisch ist kein einfaches Gemisch des ersten Materials und des zweiten Materials, sondern bedeutet, dass zwei Materialien aneinander angrenzend im Reaktionsofen platziert werden (an einer Position, welche dieselbe Temperatur hält).The Mixture is not a simple mixture of the first material and the second material, but means that two materials together placed adjacent to the reaction furnace (at a position which keeps the same temperature).

Insbesondere werden bei Verwendung von Metallhalogeniden als Precursor Metallhalogenide des ersten Materials zusammen mit dem zweiten Material verwendet und beide Materialien sind voneinander physikalisch getrennt und bevorzugt am vorderen Teil des Reaktionsofens platziert. Damit die Metallhalogenide des ersten Materials physikalisch vom zweiten Material getrennt sind und beide Materialien am vorderen Teil des Reaktionsofens platziert sind, werden das zweite Material und die metallhalogenide des ersten Materials in unterschiedliche Gefäße gegeben bzw. bei unterschiedlichen Temperaturen gehalten, um an der Darstellung eines Nanodrahtes oder Nanobandes teilzunehmen. Metallhalogenide haben im Vergleich zu Metallen, binären Metallen und Metalloxiden eine hohe Flüchtigkeit und daher besteht ein Bedarf, eine Menge an Metallhalogenidgas, welches zu einem Substrat strömt, gemäß dem Inertgasstrom zu steuern.Especially When metal halides are used as precursors, metal halides of first material used together with the second material and Both materials are physically separated from each other and preferred placed at the front of the reaction furnace. So that the metal halides the first material physically separated from the second material and both materials are placed at the front of the reaction furnace are the second material and the metal halides of the first Given materials in different vessels or kept at different temperatures in order to display a nanowire or nanoribbon. Have metal halides in comparison to metals, binary metals and metal oxides a high volatility and therefore there is a need, a Amount of metal halide gas flowing to a substrate, to control according to the inert gas flow.

Hierbei beinhaltet der Precursor ein Gemisch enthaltend Metallhalogenide des ersten Materials und Metalloxide des zweiten Materials, ein Gemisch enthaltend Metallhalogenide des ersten Materials und Metallsubstanzen des zweiten Materials, oder ein Gemisch enthaltend Metallhalogenide des ersten Materials und Metallhalogenide des zweiten Materials. Bevorzugt beinhaltet der Precursor ein Gemisch enthaltend Metallhalogenide des ersten Materials und Metalloxide des zweiten Materials oder ein Gemisch enthaltend Metallhalogenide des ersten Materials und Metallhalogenide des zweiten Materials.in this connection For example, the precursor contains a mixture containing metal halides of the first material and metal oxides of the second material Mixture containing metal halides of the first material and metal substances of the second material, or a mixture containing metal halides of the first material and metal halides of the second material. The precursor preferably contains a mixture containing metal halides the first material and metal oxides of the second material or a mixture containing metal halides of the first material and Metal halides of the second material.

Alternativ kann der Precursor ein Gemisch beinhalten, welches Metallhalogenide des ersten Materials und Binärlegierungssubstanzen des dritten Materials enthält. Metallhalogenide des ersten Materials ebenso wie des zweiten Materials (oder des dritten Materials) sind physikalisch voneinander getrennt und am vorderen Teil des Reaktionsofens angeordnet. Die Temperatur der Metallhalogenide des ersten Materials reicht von 500 bis 800°C, während die Temperatur des zweiten Materials (oder des dritten Materials) von 800 bis 1200°C reicht. Das Substrat wird vorzugsweise auf 700 bis 1100°C für einen Nanodraht bzw. 100 bis 200°C für ein Nanoband gehalten.alternative For example, the precursor may include a mixture containing metal halides of the first material and binary alloy substances of the contains third material. Metal halides of the first Material as well as the second material (or the third material) are physically separated from each other and at the front of the Reaction furnace arranged. The temperature of the metal halides of the first material ranges from 500 to 800 ° C while the temperature of the second material (or third material) ranging from 800 to 1200 ° C. The substrate is preferably to 700 to 1100 ° C for a nanowire or 100 held up to 200 ° C for a nanoband.

Wenn der Reaktionsofen einen einzelnen Thermostat hat, wird der Precursor in einem gleichmäßigen Bereich des Reaktionsrohrs platziert und andere Materialien oder das Substrat werden an einer anderen definierten Position angeordnet, indem ein Abstand zwischen dem Precursor und dem gleichmäßigen Bereich angepasst wird, um die Temperatur zu steuern. Falls ein Heizelement ebenso wie der Thermostat unabhängig vom Reaktionsofen installiert sind, kann die Temperatur des Reaktionsofens mittels Bedienung des Thermostats gesteuert werden.If the reaction furnace has a single thermostat becomes the precursor in a uniform region of the reaction tube and other materials or the substrate are placed on one another defined position arranged by a distance between adjusted to the precursor and the uniform area is going to control the temperature. If a heating element as well as the thermostat is installed independently of the reaction furnace are, the temperature of the reaction furnace by means of operation of the Thermostats are controlled.

Metallhalogenide des ersten Materials und des zweiten Materials sind ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Metallfluorid, Metallchlorid, Metallbromid und Metalliodid und beinhalten bevorzugt Silberhalogenid, Goldhalogenid, Cobalthalogenid, Palladiumhalogenid oder Tellurhalogenid. Silberhalogenid ist bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Silberfluorid, Silberchlorid, Silberbromid und Silberiodid. Gleichermaßen ist Goldhalogenid bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Goldfluorid, Goldchlorid, Goldbromid und Goldiodid; Cobalthalogenid bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Cobaltfluorid, Cobaltchlorid, Cobaltbromid und Cobaltiodid; Palladiumhalogenid bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Palladiumfluorid, Palladiumchlorid, Palladiumbromid und Palladiumiodid; und Tellurhalogenid bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Tellurfluorid, Tellurchlorid, Tellurbromid und Telluriodid. Bevorzugt sind Metalloxide des ersten Materials oder des zweiten Materials aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend aus Silberoxid, Goldoxid, Cobaltoxid, Palladiumoxid und Telluroxid. Hierbei kann Goldoxid, Cobaltoxid, Palladiumoxid oder Telluroxid ein Oxid sein, welches ein gewünschtes stöchiometrisches Verhältnis mit thermodynamischer Stabilität bei Normaltemperatur unter Normaldruck aufweist. Solch ein Oxid kann allerdings wegen Punktdefekten, welche durch Metallbestandteile oder Sauerstoff verursacht werden kein stabiles stöchiometrisches Verhältnis haben.metal halides the first material and the second material are selected from a group consisting of metal fluoride, metal chloride, metal bromide and metal iodide and preferably include silver halide, gold halide, Cobalt halide, palladium halide or tellurium halide. silver is preferably selected from a group consisting of Silver fluoride, silver chloride, silver bromide and silver iodide. equally is gold halide preferably selected from a group, consisting of gold fluoride, gold chloride, gold bromide and gold iodide; Cobalt halide preferably selected from a group, consisting of cobalt fluoride, cobalt chloride, cobalt bromide and cobalt iodide; Palladium halide preferably selected from a group, consisting of palladium fluoride, palladium chloride, palladium bromide and palladium iodide; and tellurium halide are preferably selected from a group consisting of tellurium fluoride, tellurium chloride, tellurium bromide and tellurium iodide. Preference is given to metal oxides of the first material or the second material selected from a group, consisting of silver oxide, gold oxide, cobalt oxide, palladium oxide and Tellurium. Here, gold oxide, cobalt oxide, palladium oxide or Tellurium oxide be an oxide which is a desired stoichiometric Ratio with thermodynamic stability at Normal temperature has under normal pressure. Such an oxide can however due to point defects caused by metal components or oxygen are not causing a stable stoichiometric Have relationship.

Metallsubstanzen des ersten Materials oder des zweiten Materials sind bevorzugt Silber, Gold, Cobalt, Palladium oder Tellur.metal substances the first material or the second material are preferably silver, Gold, cobalt, palladium or tellurium.

Binärlegierungssubstanzen des dritten Materials sind bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Pd und Au (PdAu) Legierung; Co und Ag (CoAg) Legierung; Ag und Te (AgTe) Legierung; und Bi und Te (BiTe) Legierung. PdAu-Legierung, CoAg-Legierung, oder AgTe-Legierung können die Form einer Intermetallverbindung oder einer festen Lösung annehmen. Die konstitutionelle Zusammensetzung der Legierung gleicht bevorzugt jener des Nanodrahtes oder Nanobandes, welcher/welches hergestellt werden soll, auch wenn die Zusammensetzung sich von jener des Nanodrahtes oder Nanobandes unterscheiden kann.Binärlegierungssubstanzen of the third material are preferably selected from Group consisting of Pd and Au (PdAu) alloy; Co and Ag (CoAg) Alloy; Ag and Te (AgTe) alloy; and Bi and Te (BiTe) alloy. PdAu alloy, CoAg alloy, or AgTe alloy the form of an intermetallic compound or a solid solution accept. The constitutional composition of the alloy is similar preferably that of the nanowire or nanoband which produced should be, even if the composition of that of the nanowire or Nanobandes can differentiate.

Mittlerweile wird ein Halbleiter- oder Nichtleitersubstrat aus jedem Halbleiter oder Nichtleiter hergestellt, der unter bestimmten oben beschriebenen Wärmebehandlungsbedingungen chemisch oder thermisch stabil ist. Das Substrat beinhaltet bevorzugt irgendeines ausgewählt aus einem einkristallinen Substrat auf Basis eines Gruppe IV Elements, wie beispielsweise Silizium, Germanium oder Siliziumgermanid; einem einkristallinen Substrat auf Basis von Gruppe III–V Elementen, wie beispielsweise Galliumarsenid, Indiumphosphid oder Galliumphosphid; einem einkristallinen Substrat auf Basis von Gruppe II–VI Elementen; einem einkristallinen Substrat auf Basis eines Gruppe IV–VI Elements; einem einkristallinen Saphirsubstrat; oder einem einkristallinen Siliziumdioxidsubstrat.Meanwhile, a semiconductor or nonconductive substrate is made of any semiconductor or dielectric which is chemically or thermally stable under certain heat treatment conditions described above. The substrate preferably includes any one selected from a single crystalline substrate based on a group IV element such as silicon, germanium or silicon germanide; a single crystal substrate based on group III-V elements such as Gal aluminum arsenide, indium phosphide or gallium phosphide; a single crystal substrate based on group II-VI elements; a single crystal substrate based on a group IV-VI element; a single crystal sapphire substrate; or a single crystal silicon dioxide substrate.

Allerdings spielt das Substrat nur eine Rolle beim Bereitstellen von Raum, auf welchem ein Nanodraht oder Nanoband gebildet wird, und kann optional eine polykristalline Substanz einer Substanz sein, die in der einkristallinen Substanz enthalten ist, welche aus irgendeinem der oben beschriebenen Materialien ausgewählt ist.Indeed the substrate plays only a role in providing space, on which a nanowire or nanoribbon is formed, and can optionally a polycrystalline substance of a substance which is contained in the monocrystalline substance, which for any of the materials described above.

Um Verbesserungen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens experimentell zu identifizieren, wurden ein einkristalliner Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodraht, ein einkristalliner Co_yAg_1-y(0,01 ≤ y ≤ 0,5) Metallnanodraht, ein einkristalliner Ag₂Te Nanodraht und ein einkristallines Bi₁Te₁ Nanoband gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt (siehe Beispiele 1 bis 4).In order to experimentally identify improvements of the production method of the present invention, a single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≦ x ≦ 0.99) metal nanowire, a single-crystal Co _y Ag _1-y (0.01 ≦ y ≦ 0.5) Metal nanowire, a single crystal Ag ₂ Te nanowire and a monocrystalline Bi ₁ Te ₁ nanoribbon according to the method of the present invention (see Examples 1-4).

Das folgende Beispiel 1 ist ein repräsentatives Beispiele, welche ein Verfahren zur Herstellung eines Nanodrahtes aus Binärlegierung ohne Verwendung eines halogenidbasierten Precursors veranschaulicht. Beispiel 2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Nanodrahtes aus Binärlegierung unter Verwendung eines halogenidbasierten Precursors, Beispiel 3 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Nanodrahtes aus Binärlegierung unter Verwendung einer Binärlegierungssubstanz, welche verwendet wird, um den Nanodraht aus Binärlegierung herzustellen, bzw. Beispiel 4 veranschaulicht ein Verfahren zur Herstellung eines Nanobands aus Binärlegierung unter Verwendung einer Binärlegierungssubstanz, welches verwendet wird, um das Nanoband aus Binärlegierung herzustellen.The following example 1 is a representative example which is a method of making a binary alloy nanowire illustrated without using a halide-based precursor. Example 2 describes a method for producing a nanowire of binary alloy using a halide based Precursors, Example 3 describes a method of preparation of a binary alloy nanowire using a Binary alloy substance which is used to treat the To produce nanowire of binary alloy, or example 4 illustrates a method of making a nanoribbon binary alloy using a binary alloying substance, which is used to make the binary band of binary alloy manufacture.

Wie oben beschrieben kann, auch wenn Beispiel 3 nur die spezifische Binärlegierungssubstanz Ag₂Te als Precursor beschreibt, eine Kombination der Binärlegierungssubstanz von Ag₂Te und Ag in Form eines Metallelements oder einer Kombination der Binärlegierungssubstanz Ag₂Te und eines spezifischen Metalloxids, wie beispielsweise Ag₂O₃, auch an Stelle von Ag₂Te eingesetzt werden. Gleichermaßen kann, auch wenn Beispiel 4 nur die spezifische Binärlegierungssubstanz Bi₁Te₁ als Precursor beschreibt, diese durch eine Kombination der Binärlegierungssubstanz von Bi₁Te₁ und Bi in Form eines Metallelements oder einer Kombination der Binärlegierungssubstanz Bi₁Te₁ und eines Metalloxids von Bi₂O₃ ersetzt werden.As described above, although Example 3 describes only the specific binary alloy substance Ag ₂ Te as a precursor, a combination of the binary alloying substance of Ag ₂ Te and Ag may be in the form of a metal element or a combination of the binary alloying substance Ag ₂ Te and a specific metal oxide such as Ag ₂ O ₃ , are also used in place of Ag ₂ Te. Similarly, although Example 4 describes only the specific binary alloy Bi ₁ Te ₁ as a precursor, it can be prepared by combining the binary alloy of Bi ₁ Te ₁ and Bi in the form of a metal element or a combination of the binary alloy Bi ₁ Te ₁ and a metal oxide of Bi ₂ O _{3 are} replaced.

BEISPIEL 1EXAMPLE 1

Ein einkristalliner Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodraht wurde in einem Reaktionsofen unter Verwendung eines Dampfphasentransportverfahrens synthetisiert.A single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≦ x ≦ 0.99) metal nanowire was synthesized in a reaction furnace using a vapor-phase transporting method.

Der Reaktionsofen ist im Allgemeinen in vorderen und hinteren Teil aufgeteilt und unabhängig mit einem Heizelement und einem Thermostat ausgestattet. Der Reaktionsofen hat ein eingebautes Quarzrohr mit einem Durchmesser von 2,54 cm (1 in) und einer Länge von 60 cm (23,6 in).Of the Reaction furnace is generally divided into front and rear part and independent with a heating element and a thermostat fitted. The reaction furnace has a built-in quartz tube with a diameter of 2.54 cm (1 in) and a length of 60 cm (23.6 in).

Ein Schiffchen-ähnlicher Behälter aus hochreinem Aluminiummaterial wurde in der Mitte des vorderen Teils des Ofens angeordnet, in welchen ein Gemisch, enthaltend 0,03 g Au₂O₃ (Sigma-Aldrich 334057) und 0,03 g PdO (Sigma-Aldrich, 203971), als Precursor gegeben wurde. Ein einkristallines Saphirsubstrat (Fläche (0001)) wurde in der Mitte des hinteren Teils des Reaktionsofens angeordnet. Ein Argongasstrom wurde am vorderen Teil des Reaktionsofens eingeführt und aus dem hinteren Teil abgelassen. Am hinteren Teil des Ofens wurde eine Vakuumpumpe befestigt, um einen Innendruck des Quarzrohrs bei 5 Torr zu halten. Ar-Gasstrom wurde unter Verwendung eines MFC (mass flow controller) auf 150 sccm geregelt.A boat-like container of high-purity aluminum material was placed in the center of the front part of the furnace, in which a mixture containing 0.03 g Au ₂ O ₃ (Sigma-Aldrich 334057) and 0.03 g PdO (Sigma-Aldrich, 203971) was added as a precursor. A monocrystalline sapphire substrate (area (0001)) was placed in the center of the rear part of the reaction furnace. An argon gas stream was introduced at the front part of the reaction furnace and discharged from the rear part. At the rear of the furnace, a vacuum pump was attached to keep an internal pressure of the quartz tube at 5 Torr. Ar gas flow was controlled to 150 sccm using an MFC (mass flow controller).

Während die Temperaturen des Aluminiumschiffchens, welches den Precursor enthält, im vorderen Teil und des Siliziumsubstrats im hinteren Teil des Ofens bei 1100°C bzw. 950°C gehalten wurde, wurde die Wärmebehandlung 30 min lang durchgeführt, um den einkristallinen Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodraht als Endprodukt zu erhalten.While the temperatures of the aluminum boat containing the precursor were kept at 1100 ° C and 950 ° C in the front part and the silicon substrate in the rear part of the furnace, the heat treatment was carried out for 30 minutes to recover the single crystal Pd _x Au _{1. x} (0.01 ≤ x ≤ 0.99) to obtain metal nanowire as the final product.

BEISPIEL 2EXAMPLE 2

Ein einkristalliner Co_yAg_1-y(0,01 ≤ y ≤ 0,5) Metallnanodraht wurde in einem Reaktionsofen unter Verwendung eines Dampfphasentransportverfahrens synthetisiert.A single crystal Co _y Ag _1-y (0.01 ≦ y ≦ 0.5) metal nanowire was synthesized in a reaction furnace using a vapor-phase transporting method.

Der Reaktionsofen ist im Allgemeinen in vorderen und hinteren Teil aufgeteilt und unabhängig mit einem Heizelement und einem Thermostat ausgestattet. Der Reaktionsofen hat ein eingebautes Quarzrohr mit einem Durchmesser von 2,54 cm (1 in) und einer Länge von 60 cm (23,6 in).Of the Reaction furnace is generally divided into front and rear part and independent with a heating element and a thermostat fitted. The reaction furnace has a built-in quartz tube with a diameter of 2.54 cm (1 in) and a length of 60 cm (23.6 in).

Zwei Schiffchen-ähnliche Behälter aus hochreinem Aluminiummaterial wurden in der Mitte des vorderen Teils des Ofens angeordnet, in welche 0,01 g CoCl₂ (Sigma-Aldrich 449776) und 0,3 g Ag₂O (Sigma-Aldrich, 22163), als Precursoren gegeben wurden. Ein einkristallines Si-Substrat (Fläche (100)) wurde in der Mitte des hinteren Teils des Reaktionsofens angeordnet. Ein Schmelztiegel aus Aluminium enthaltend Au₂O₃ wurde in der Mitte des vorderen Teils des Reaktionsofens angeordnet.Two boat-like containers of high purity aluminum material were placed in the center of the front part of the furnace, into which were added 0.01 g of CoCl ₂ (Sigma-Aldrich 449776) and 0.3 g of Ag ₂ O (Sigma-Aldrich, 22163) Precursors were given. A monocrystalline Si substrate (area (100)) was placed in the center of the rear part of the reaction furnace. An aluminum crucible containing Au ₂ O ₃ was placed in the center of the front part of the reaction furnace.

Ein Argongasstrom wurde am vorderen Teil des Reaktionsofens eingeführt und aus dem hinteren Teil abgelassen. Am hinteren Teil des Ofens wurde eine Vakuumpumpe befestigt, um einen Innendruck des Quarzrohrs bei 15 Torr zu halten. Ar-Gasstrom wurde unter Verwendung eines MFC auf 150 sccm geregelt.One Argon gas flow was introduced at the front of the reaction furnace and drained from the back. At the back of the stove A vacuum pump was attached to an internal pressure of the quartz tube to keep at 15 torr. Ar gas flow was measured using a MFC regulated to 150 sccm.

Die Temperatur des vorderen Teils (in der Mitte des Ofens angeordnet) wurde auf 1000°C gesteuert, um es zu ermöglichen, den Schmelztiegel, der Ag₂O enthält, bei 1000°C zu halten., ein anderer Schmelztiegel, der CoCl₂ enthält, wurde in einem Abstand von 4 cm (1,57 in) entfernt vom Schmelztiegel, der Ag₂O enthält, angeordnet, so dass der CoCl₂ enthaltende Tiegel bei 650°C gehalten wurde.The temperature of the front part (located in the center of the furnace) was controlled to 1000 ° C to make it possible to keep the crucible containing Ag ₂ O at 1000 ° C, another crucible containing CoCl ₂ was placed at a distance of 4 cm (1.57 in) away from the crucible containing Ag ₂ O so that the crucible containing CoCl _{2 was} kept at 650 ° C.

Während die Temperatur des hinteren Teils des Ofens bei 800°C gehalten wurde, wurde die Wärmebehandlung 30 min lang durchgeführt, um den einkristallinen Co_yAg_1-y(0,01 ≤ y ≤ 0,5) Metallnanodraht als Endprodukt herzustellen. Zum besseren Verständnis wurde der Aufbau des Wärmebehandlungsverfahrens ebenso wie der Precursor, die in Beispiel 2 beschrieben werden, in 1 gezeigt.While the temperature of the rear part of the furnace was kept at 800 ° C, the heat treatment was carried out for 30 minutes to produce the single crystalline Co _y Ag _1-y (0.01 ≤ y ≤ 0.5) metal nanowire as a final product. For a better understanding, the structure of the heat treatment process as well as the precursor described in Example 2 was described in 1 shown.

BEISPIEL 3EXAMPLE 3

Ein einkristalliner Ag₂Te Metallnanodraht wurde in einem Reaktionsofen unter Verwendung eines Dampfphasentransportverfahrens synthetisiert.A single crystal Ag ₂ Te metal nanowire was synthesized in a reaction furnace using a vapor phase transport method.

Der Reaktionsofen ist im Allgemeinen in vorderen und hinteren Teil aufgeteilt und unabhängig mit einem Heizelement und einem Thermostat ausgestattet. Der Reaktionsofen hat ein eingebautes Quarzrohr mit einem Durchmesser von 2,54 cm (1 in) und einer Länge von 60 cm (23,6 in).Of the Reaction furnace is generally divided into front and rear part and independent with a heating element and a thermostat fitted. The reaction furnace has a built-in quartz tube with a diameter of 2.54 cm (1 in) and a length of 60 cm (23.6 in).

Ein Schiffchen-ähnlicher Behälter aus hochreinem Aluminiummaterial wurde in der Mitte des vorderen Teils des Ofens angeordnet, in welchen 0,05 g Ag₂Te (Sigma-Aldrich 400645) als Precursor gegeben wurde. Ein einkristallines Si-Substrat (Fläche (100)) wurde in der Mitte des hinteren Teils des Reaktionsofens angeordnet.A boat-like container made of high-purity aluminum material was placed in the middle of the front part of the furnace, in which 0.05 g of Ag ₂ Te (Sigma-Aldrich 400645) was added as a precursor. A monocrystalline Si substrate (area (100)) was placed in the center of the rear part of the reaction furnace.

Ein Argongasstrom wurde am vorderen Teil des Reaktionsofens eingeführt und aus dem hinteren Teil abgelassen. Am hinteren Teil des Ofens wurde eine Vakuumpumpe befestigt, um einen Innendruck des Quarzrohrs bei 10 Torr zu halten. Ar-Gasstrom wurde unter Verwendung eines MFC auf 200 sccm geregelt.One Argon gas flow was introduced at the front of the reaction furnace and drained from the back. At the back of the stove A vacuum pump was attached to an internal pressure of the quartz tube to keep at 10 torr. Ar gas flow was measured using a MFC regulated to 200 sccm.

Während die Temperaturen des Aluminiumschiffchens, welches den Precursor enthält, im vorderen Teil und des Siliziumsubstrats im hinteren Teil des Ofens bei 1000°C bzw. 800°C gehalten wurde, wurde die Wärmebehandlung 30 min lang durchgeführt, um den einkristallinen Ag₂Te Metallnanodraht als Endprodukt zu erhalten.While the temperatures of the aluminum boat containing the precursor were kept at 1000 ° C and 800 ° C in the front part and the silicon substrate in the rear part of the furnace, the heat treatment was carried out for 30 minutes to obtain the single crystal Ag ₂ Te metal nanowire To get final product.

BEISPIEL 4EXAMPLE 4

Ein einkristallines Bi₁Te₁ Metallnanoband wurde in einem Reaktionsofen unter Verwendung eines Dampfphasentransportverfahrens synthetisiert.A monocrystalline Bi ₁ Te ₁ metal nanoband was synthesized in a reaction furnace using a vapor phase transport method.

Der Reaktionsofen ist im Allgemeinen in vorderen und hinteren Teil aufgeteilt und unabhängig mit einem Heizelement und einem Thermostat ausgestattet. Der Reaktionsofen hat ein eingebautes Quarzrohr mit einem Durchmesser von 2,54 cm (1 in) und einer Länge von 60 cm (23,6 in).Of the Reaction furnace is generally divided into front and rear part and independent with a heating element and a thermostat fitted. The reaction furnace has a built-in quartz tube with a diameter of 2.54 cm (1 in) and a length of 60 cm (23.6 in).

Ein Schiffchen-ähnlicher Behälter aus hochreinem Aluminiummaterial wurde in der Mitte des vorderen Teils des Ofens angeordnet, in welchen 0,05 g Bi₂Te₃ (Alfa Aesar 44077) als Precursor gegeben wurde. Ein einkristallines Si-Substrat (Fläche (100)) wurde in der Mitte des hinteren Teils des Reaktionsofens angeordnet.A boat-like vessel made of high-purity aluminum material was placed in the middle of the front part of the furnace, in which 0.05 g Bi ₂ Te ₃ (Alfa Aesar 44077) was precursor. A monocrystalline Si substrate (area (100)) was placed in the center of the rear part of the reaction furnace.

Ein Argongasstrom wurde am vorderen Teil des Reaktionsofens eingeführt und aus dem hinteren Teil abgelassen. Am hinteren Teil des Ofens wurde eine Vakuumpumpe befestigt, um einen Innendruck des Quarzrohrs bei 10 Torr zu halten. Ar-Gasstrom wurde unter Verwendung eines MFC auf 200 sccm geregelt.One Argon gas flow was introduced at the front of the reaction furnace and drained from the back. At the back of the stove A vacuum pump was attached to an internal pressure of the quartz tube to keep at 10 torr. Ar gas flow was measured using a MFC regulated to 200 sccm.

Während die Temperaturen des Aluminiumschiffchens, welches den Precursor enthält, im vorderen Teil und des Siliziumsubstrats im hinteren Teil des Ofens bei 600°C bzw. 150°C gehalten wurde, wurde die Wärmebehandlung 30 min lang durchgeführt, um das einkristalline Bi₁Te₁ Metallnanoband als Endprodukt zu erhalten.While the temperatures of the aluminum boat containing the precursor were kept at 600 ° C and 150 ° C in the front part and the silicon substrate in the rear part of the furnace, the heat treatment was carried out for 30 minutes to obtain the single crystal Bi ₁ Te ₁ metal nanoribbon to receive as end product.

Alle erhaltenen Produkte, d. h. die einkristallinen Metallnanodrähte aus Binärlegierung der Beispiele 1 bis 3 und das einkristalline Metallnanoband aus Binärlegierung in Beispiel 4 wurden einer Analyse unterzogen, um Qualität, Morphologie, Reinheit etc. der Produkte zu überwachen.All obtained products, d. H. the single crystalline metal nanowires of binary alloy of Examples 1 to 3 and the monocrystalline Metal nanorape made of binary alloy in Example 4 subjected to an analysis to quality, morphology, purity, etc. to monitor the products.

2 bis 5 zeigen Ergebnisse, die für den einkristallinen Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodraht gemessen wurden, der in Beispiel 1 hergestellt wurde. 2 to 5 show results measured for the single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) metal nanowire prepared in Example 1.

Genauer gesagt ist 2 eine SEM-Fotografie eines einkristallinen Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodrahtes, der auf einem einkristallinen Saphirsubstrat gebildet wurde. Wie in 2 gezeigt wurde eine Anzahl von Nanodrähten mit einheitlichen Abmessungen unabhängig auf dem einkristallinen Saphirsubstrat hergestellt, von denen jeder einen Durchmesser im Bereich von 50 bis 150 nm und eine Länge von mehr als 30 μm (bevorzugt 30 bis 50 μm) hat. Die Nanodrähte hatten eine sich linear erstreckende Form in Richtung der Längsachse, eine Mehrzahl an Nanodrähten war individuell trennbar, ohne aneinanderzuhaften und die Längsachse der Nanodrähte verlief im Wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Substrats.More precisely 2 an SEM photograph of a single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) metal nanowire formed on a single crystal sapphire substrate. As in 2 A number of uniform sized nanowires were fabricated independently on the monocrystalline sapphire substrate, each having a diameter in the range of 50 to 150 nm and a single crystal Length of more than 30 microns (preferably 30 to 50 microns) has. The nanowires had a linearly extending shape in the direction of the longitudinal axis, a plurality of nanowires were individually separable without sticking together, and the longitudinal axis of the nanowires was substantially perpendicular to the surface of the substrate.

3 ist ein XRD-Ergebnis des einkristallinen Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodrahtes, welches bestätigt, dass der Metallnanodraht eine Kristallinität besitzt, welche sich von jener unterscheidet, die für jedes der Pd-Metallelemente und des Au-Metallelements erhalten wurde. 3 is an XRD result of the single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) metal nanowire confirming that the metal nanowire has a crystallinity different from that for each of the Pd metal elements and of the Au metal element.

4 zeigt ein Ergebnis, welches mittels EDS beobachtet wurde, die an einer TEM-Vorrichtung zur Analyse der grundlegenden Bestandteile des Nanodrahtes in Beispiel 1 befestigt ist. Aus dem Ergebnis konnte erkannt werden, dass der hergestellte Metallnanodraht abgesehen von weiteren Materialien, die unvermeidlich aufgrund der Eigenschaften verschiedener Messinstrumente, wie beispielsweise eines Netzes, gemessen wurden, nur Pd und Au umfasst. Weiterhin zeigten EDS-Analysenergebnisse für eine Anzahl von Nanodrähten, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, dass Pd_xAu_1-x-Nanodrähte hergestellt wurden (wobei 0,01 ≤ x ≤ 0,99 ist). 4 Fig. 12 shows a result observed by EDS attached to a TEM device for analyzing the basic components of the nanowire in Example 1. From the result it could be seen that the metal nanowire produced, apart from other materials which were inevitably measured due to the characteristics of various measuring instruments, such as a net, comprises only Pd and Au. Further, EDS analysis results for a number of nanowires made in accordance with the present invention showed that Pd _x Au _1-x nanowires were fabricated (where 0.01 ≤ x ≤ 0.99).

5 zeigt TEM-Analysenergebneisse des einkristallinen Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodrahtes, insbesondere veranschaulicht 5(a) ein Dunkelfeldbild; 5(b) ist eine hochaufgelöste TEM-Fotografie des Nanodrahtes, der in 5(a) gezeigt ist; und 5(c) veranschaulicht ein SAED-Muster des Nanodrahtes, der in 5(a) gezeigt ist. 5 Figure 10 shows TEM analysis results of the single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) metal nanowire, specifically illustrated 5 (a) a dark field picture; 5 (b) is a high resolution TEM photograph of the nanowire that is in 5 (a) is shown; and 5 (c) illustrates a SAED pattern of the nanowire used in 5 (a) is shown.

Unter Bezug auf 5(a) und 5(b) wurde gefunden, dass eine Anzahl an Nanodrähten mit glatter Oberfläche und gleichmäßiger Dicke hergestellt wurden. 5(c) zeigte, dass der hergestellte Metallnanodraht ein einkristallines Produkt mit FCC (flächenzentrierter kubischer) Struktur und einer spezifischen Orientierung von [100] für das Keimwachstum war.With reference to 5 (a) and 5 (b) It was found that a number of nanowires having a smooth surface and a uniform thickness were produced. 5 (c) showed that the produced metal nanowire was a monocrystalline product with FCC (face centered cubic) structure and a specific orientation of [100] for seed growth.

Aus den Ergebnissen, die in 2 bis 5 beobachtet wurden, war klar ersichtlich, dass der hergestellte Nanodraht ein einkristallines Produkt mit FFC-Struktur war, welches eine feste Lösung von Pd und Au enthielt und hohe Qualität und hervorragende Morphologie aufwies.From the results in 2 to 5 were observed, it was clear that the produced nanowire was a monocrystalline product of FFC structure, which contained a solid solution of Pd and Au and had high quality and excellent morphology.

6 bis 8 zeigen Ergebnisse, welche für einkristalline Co_yAg_1-y(0,01 ≤ y ≤ 0,5) Metallnanodrähte gemessen wurden, die gemäß Beispiel 2 hergestellt wurden. 6 to 8th show results measured for single crystal Co _y Ag _1-y (0.01≤y≤0.5) metal nanowires prepared according to Example 2.

Genauer gesagt ist 6 eine SEM-Fotographie eines einkristallinen Co_yAg_1-y(0,01 ≤ y ≤ 0,5) Metallnanodrahtes, der auf einem einkristallinen Si-Substrat gebildet ist. 6 zeigte, dass eine Platte ebenso wie der Nanodraht gleichzeitig gebildet wurden. Aus der hochaufgelösten SEM-Fotographie, welche im oberen linken Teil von 6 eingefügt ist, wurde gezeigt, dass eine Anzahl von Nanodrähten mit einheitlichen Abmessungen unabhängig auf dem Si-Substrat hergestellt wurde, von denen jeder einen Durchmesser im Bereich von 200 bis 300 nm und eine Länge von mehr als mehreren μm hat. Die Nanodrähte hatten eine sich linear erstreckende Form in Richtung der Längsachse und eine Mehrzahl an Nanodrähten war individuell trennbar, ohne aneinanderzuhaften.More precisely 6 a SEM photograph of a single crystal Co _y Ag _1-y (0.01≤y≤0.5) metal nanowire formed on a single crystal Si substrate. 6 showed that a plate as well as the nanowire were formed simultaneously. From the high-resolution SEM photograph, which in the upper left part of 6 In addition, it has been shown that a number of uniformly sized nanowires were fabricated independently on the Si substrate, each having a diameter in the range of 200 to 300 nm and a length of more than several μm. The nanowires had a linearly extending shape in the direction of the longitudinal axis, and a plurality of nanowires were individually separable without sticking together.

Das XRD-Ergebnis in 7 zeigt, dass der hergestellte Metallnanodraht eine FCC-Struktur hatte, welche im Wesentlichen dieselbe war, wie jene von Bulk-Ag.The XRD result in 7 shows that the produced metal nanowire had an FCC structure which was substantially the same as that of bulk Ag.

8 veranschaulicht ein Dunkelfeldbild eines Co_yAg_1-y(0,01 ≤ y ≤ 0,5) Nanodrahtes, wobei insbesondere ein SAED-Muster des Nanodrahtes im unteren linken Teil von 8 eingefügt ist. 8th Figure 12 illustrates a dark field image of a Co _y Ag _1-y (0.01 ≤ y ≤ 0.5) nanowire, in particular a SAED pattern of the nanowire in the lower left part of FIG 8th is inserted.

Aus den Ergebnissen, die in 8 beobachtet wurden, war klar ersichtlich, dass der hergestellte Nanodraht ein einkristallines Produkt mit FCC-Struktur und einer spezifischen Orientierung von [011] für Keimwachstum war.From the results in 8th were observed, it was clearly evident that the nanowire produced was a monocrystalline product with FCC structure and a specific orientation of [01 1 ] was for germination.

9 zeigt Ergebnisse, welche mittels EDS beobachtet wurden, die an einer TEM-Vorrichtung zur Analyse konstitutioneller Bestandteile eines Nanodrahtes befestigt ist, insbesondere ist 9(a) ein Ag EDS Kartierungsergebnis des Nanodrahtes; 9(b) ist ein Co EDS Kartierungsergebnis des Nanodrahtes; 9(c) ist ein EDS Kartierungsergebnis eines Abschnitts, der mittels eines weißen Quadrates auf einem oberen Teil des Nanodrahtes markiert ist; und 9(d) ist ein EDS Kartierungsergebnis eines anderen Abschnitts, der mittels eines weißen Quadrates auf einem unteren Teil des Nanodrahtes markiert ist. 9 shows results observed by EDS attached to a TEM device for analysis of constitutional constituents of a nanowire, in particular 9 (a) an Ag EDS mapping result of the nanowire; 9 (b) is a Co EDS mapping result of the nanowire; 9 (c) is an EDS mapping result of a section marked by a white square on an upper part of the nanowire; and 9 (d) is an EDS mapping result of another section marked by a white square on a lower part of the nanowire.

Aus den in 9(a) bis 9(d) gezeigten Ergebnissen konnte erkannt werden, dass der hergestellte Metallnanodraht abgesehen von weiteren Materialien, die unvermeidlich aufgrund der Eigenschaften verschiedener Messinstrumente, wie beispielsweise eines Netzes, gemessen wurden, nur Co und Ag umfasst, und die Co- und Ag-Bestandteile zusätzlich im Nanodraht homogen verteilt waren. Weiterhin zeigten EDS-Analysenergebnisse für eine Anzahl von Nanodrähten, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, dass Co_yAg_1-y-Nanodrähte hergestellt wurden (wobei 0,01 ≤ y ≤ 0,5 ist).From the in 9 (a) to 9 (d) As shown, except that of other materials inevitably measured based on the characteristics of various measuring instruments such as a net, the metal nanowire produced comprises only Co and Ag, and the Co and Ag components are additionally distributed homogeneously in the nanowire were. Further, EDS analysis results for a number of nanowires made in accordance with the present invention showed that Co _y Ag _1-y nanowires were prepared (where 0.01 ≤ y ≤ 0.5).

Aus den in 6 bis 9 beobachteten Ergebnissen war klar ersichtlich, dass der hergestellte Nanodraht ein einkristallines Produkt mit FCC-Struktur war, der eine feste Lösung von Co und Ag enthielt und hohe Qualität und hervorragende Morphologie zeigte.From the in 6 to 9 From the results observed, it was clear that the produced nanowire was a monocrystalline product of FCC structure containing a solid solution of Co and Ag and exhibiting high quality and excellent morphology.

10 bis 13 zeigen Ergebnisse, die für den einkristallinen Ag₂Te Metallnanodraht gemessen wurden, der gemäß Beispiel 3 hergestellt wurde. 10 to 13 show results measured for the single crystal Ag ₂ Te metal nanowire prepared according to Example 3.

Genauer gesagt ist 10 eine SEM-Fotografie, welche einen einkristallinen Ag₂Te Metallnanodraht auf einem einkristallinen Saphirsubstrat zeigt.More precisely 10 a SEM photograph showing a single crystal Ag ₂ Te metal nanowire on a single crystal sapphire substrate.

Wie in 10 gezeigt, wurde gezeigt, dass eine Anzahl von Nanodrähten mit einheitlichen Abmessungen unabhängig auf dem einkristallinen Saphirsubstrat hergestellt wurden, von denen jeder einen Durchmesser im Bereich von 150 bis 200 nm und eine Länge von mehr als mehreren μm hat. Die Nanodrähte hatten eine sich linear erstreckende Form in Richtung der Langsachse, eine Mehrzahl an Nanodrähten war individuell trennbar, ohne aneinanderzuhaften.As in 10 It has been shown that a number of uniformly sized nanowires were fabricated independently on the single crystal sapphire substrate, each having a diameter in the range of 150 to 200 nm and a length of more than several μm. The nanowires had a linearly extending shape in the direction of the longitudinal axis, a plurality of nanowires was individually separable without sticking together.

Das XRD-Ergebnis in 11 zeigt, dass der hergestellte Ag₂Te Nanodraht eine SM (einfach monokline) Struktur hatte, welche im Wesentlichen dieselbe war, wie jene von Bulk-Ag₂Te.The XRD result in 11 shows that the produced Ag ₂ Te nanowire had an SM (monoclinic) structure which was substantially the same as that of bulk Ag ₂ Te.

12 zeigt TEM-Analysenergebnisse für einen Ag₂Te-Nanodraht, insbesondere veranschaulicht 12(a) ein Dunkelfeldbild und ein SAED-Muster des Nanodrahtes; 12(b) ist eine HRTEM-Fotografie des Nanodrahtes, der in 12(a) gezeigt ist und zusätzlich ist im oberen rechten Teil von 12(b) ein FFT-Muster eingefügt. 12 shows TEM analysis results for an Ag ₂ Te nanowire, in particular illustrated 12 (a) a dark field image and a SAED pattern of the nanowire; 12 (b) is a HRTEM photograph of nanowire that is in 12 (a) is shown and in addition is in the upper right part of 12 (b) an FFT pattern is inserted.

Unter Bezug auf 12(a) wurde gefunden, dass eine Anzahl an Nanodrähten mit glatter Oberfläche und gleichmäßiger Dicke erhalten wurde und jeder der hergestellten Nanodrähte ein einkristallines Produkt mit einer SM-Struktur und einer spezifischen Orientierung von [302] für das Keimwachstum war.With reference to 12 (a) It was found that a number of nanowires having a smooth surface and a uniform thickness were obtained and each of the nanowires produced was a single crystalline product having an SM structure and a specific orientation of [ 3 02] for germ growth.

Wie in der HRTEM-Fotographie in 12(b) gezeigt, ist es klar ersichtlich, dass der hergestellte Nanodraht ein einkristallines Produkt hoher Qualität ohne Defekte war und ein interplanarer (Kristall) Abstand des Nanodrahtes 4,46 A betrug, welcher im Wesentlichen derselbe war wie jener von Bulk-Ag₂Te (010).As in the HRTEM photograph in 12 (b) As shown, it is clearly seen that the produced nanowire was a high-quality single crystal product with no defects and an interplanar (crystal) distance of the nanowire was 4.46 A, which was substantially the same as that of bulk Ag ₂ Te (010). ,

Aus dem Ergebnis, welches mittels EDS beobachtet wurde, die an einer TEM-Vorrichtung zur Analyse konstitutioneller Bestandteile eines Nanodrahtes befestigt ist, wie in 13 gezeigt, wurde erkannt, dass der hergestellte Metallnanodraht abgesehen von weiteren Materialien, die unvermeidlich aufgrund der Eigenschaften verschiedener Messinstrumente, wie beispielsweise eines Netzes, gemessen wurden, nur Ag und Te umfasst, und zudem ein relatives Verhältnis von Ag zu Te 2:1 war.From the result observed by EDS attached to a TEM device for analysis of constitutional constituents of a nanowire, as in 13 It has been shown that, besides other materials inevitably measured by the characteristics of various measuring instruments such as a net, the metal nanowire produced comprised only Ag and Te and, moreover, a relative ratio of Ag to Te was 2: 1.

Aus den Ergebnissen, welche in 10 bis 13 beobachtet wurden, ist es klar ersichtlich, dass der hergestellte Ag₂Te Nanodraht ein einkristallines Produkt mit einer SM-Struktur und einem relativen Verhältnis von 2:1 für Ag zu Te war und hohe Qualität und hervorragende Morphologie zeigte.From the results, which in 10 to 13 were observed, it is clear that the produced Ag ₂ Te nanowire was a monocrystalline product having a SM structure and a relative ratio of 2: 1 for Ag to Te and exhibiting high quality and excellent morphology.

14 zeigt TEM-Analysenergebnisse eines Bi₁Te₁ Nanobandes, insbesondere veranschaulicht 14(a) ein Dunkelfeldbild und SAED-Muster des Nanobandes. 14 shows TEM analysis results of a Bi ₁ Te ₁ nanoribbon, in particular illustrated 14 (a) a dark field image and SAED pattern of the nanoribbon.

Unter Bezug auf 14(a) wurde gefunden, dass ein Nanoband mit glatter Oberfläche und einer gleichmäßigen Dicke erhalten wurde. Außerdem ist 14(b) eine HRTEM-Fotografie des Nanobandes zusammen mit einem FFT-Muster, welches in einem oberen rechten Teil davon eingefügt ist.With reference to 14 (a) it was found that a nanoband with a smooth surface and a uniform thickness was obtained. Besides that is 14 (b) an HRTEM photograph of the nanoband together with an FFT pattern inserted in an upper right part thereof.

14(a) und 14(b) zeigten, dass das hergestellte Nanoband ein einkristallines Produkt mit einer hexagonalen Struktur und einer spezifischen Orientierung von [110] für das Keimwachstum war. 14 (a) and 14 (b) showed that the produced nanoband was a monocrystalline product with a hexagonal structure and a specific orientation of [110] for seed growth.

15 zeigt ein Ergebnis, welches mittels EDS beobachtet wurde, die an einer TEM-Vorrichtung zur Analyse konstitutioneller Bestandteile eines Nanobandes befestigt ist, das wie in Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung beschrieben hergestellt wurde. 15 Fig. 12 shows a result observed by EDS attached to a TEM nanoband constitutional component analysis apparatus prepared as described in Example 4 of the present invention.

16 zeigt ein XRD-Ergebnis eines Nanobandes, welches wie in Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung beschrieben hergestellt wurde. 16 shows an XRD result of a nanoribbon prepared as described in Example 4 of the present invention.

Während die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform davon beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Modifikationen und Variationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den anhängenden Ansprüchen definiert wird.While the present invention with reference to the preferred embodiment As described, professionals will understand that different Modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention, such as it is defined in the appended claims.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - KR 2007-0068548 [0001] - KR 2007-0068548 [0001]

Claims (26)

Verfahren zur Herstellung einer einkristallinen Metallnanostruktur aus Binärlegierung, umfassend: Verwenden von zwei Substanzen als Precursor, die ausgewählt sind aus einem ersten Material bis einem dritten Material, einzeln oder in Kombination davon; und Wärmebehandlung des Precursors ebenso wie eines Halbleiter- oder Isolatoreinkristallsubstrats unter Inertatmosphäre, nachdem der Precursor an der Vorderseite eines Reaktionsofens und das einkristalline Substrat an der Rückseite des Reaktionsofen platziert wurde, um einen einkristallinen Metallnanodraht oder ein -nanoband aus Binärlegierung herzustellen, wobei die Binärlegierung für die Nanostruktur das erste Material beinhaltet, welches Metalloxide, Metallsubstanzen oder Metallhalogenide eines Metalls enthält, welches verwendet wird, um die Binärlegierung zu bilden, ein zweites Material, welches Metalloxide, Metallsubstanzen oder Metallhalogenide eines anderen Metalls enthält, welches verwendet wird, um die Binärlegierung zu bilden und/oder das dritte Material, welches irgendeine der Binärlegierungssubstanzen für die Binärlegierung enthält.Process for producing a monocrystalline metal nanostructure Binary alloy, comprising: Use two Substances as precursors, which are selected from a first material to a third material, individually or in combination from that; and Heat treatment of the precursor as well a semiconductor or insulator single crystal substrate under an inert atmosphere, after the precursor at the front of a reaction furnace and the single-crystalline substrate at the back of the reaction furnace was placed to a single crystal metal nanowire or a -nanoband made of binary alloy, the Binary alloy for the nanostructure the first Material includes, which metal oxides, metal substances or Contains metal halides of a metal which uses In order to form the binary alloy, a second material, which metal oxides, metal substances or metal halides of another Contains metal, which is used to the binary alloy and / or the third material containing any of the binary alloying substances for the binary alloy. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Precursor eine Mischung des ersten Materials und des zweiten Materials, eine Mischung des ersten Materials und des dritten Materials oder das dritte Material allein enthält.The method of claim 1, wherein the precursor is a Mixture of the first material and the second material, a mixture the first material and the third material or the third material alone contains. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Metallhalogenide des ersten Materials oder des zweiten Materials aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Metallfluorid, Metallchlorid, Metallbromid und Metalliodid besteht.The method of claim 1, wherein metal halides the first material or the second material from a group selected from metal fluoride, metal chloride, Metal bromide and metal iodide exists. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Inertgasstrom durch den vorderen Teil oder den hinteren Teil des Ofens bei 10 bis 600 sccm eingeführt wird.The method of claim 1, wherein the inert gas stream through the front part or the back part of the oven at 10 until 600 sccm is introduced. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wärmebehandlung unter Druck im Bereich von 2 bis 30 Torr durchgeführt wird.The method of claim 1, wherein the heat treatment is carried out under pressure in the range of 2 to 30 Torr. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Precursor bei 500 bis 1200°C gehalten wird, während das einkristalline Substrat bei 700 bis 1100°C gehalten wird.The method of claim 1 wherein the precursor is in 500 to 1200 ° C, while the monocrystalline Substrate is maintained at 700 to 1100 ° C. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Precursor bei 500–1200°C gehalten wird, während das einkristalline Substrat bei 100 bis 200°C gehalten wird.The method of claim 1 wherein the precursor is in 500-1200 ° C is held while the monocrystalline substrate is maintained at 100 to 200 ° C. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Precursor ein Gemisch ist, welches Metallhalogenide des ersten Materials ebenso wie des zweiten Materials enthält, und die Metallhalogenide des ersten und des zweiten Materials physikalisch voneinander getrennt sind und am vorderen Teil des Reaktionsofens platziert sind.The method of claim 1, wherein the precursor comprises Mixture is which metal halides of the first material as well as the second material contains, and the metal halides the first and second materials are physically separated from each other and placed at the front of the reaction furnace. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Metallhalogenide des ersten Materials bei 500 bis 800°C gehalten und das zweite Material wird bei 800 bis 1200°C gehalten während das einkristalline Substrat bei 700 bis 1100°C gehalten wird.The method of claim 1, wherein the metal halides held the first material at 500 to 800 ° C and the second material is maintained at 800 to 1200 ° C during held the single-crystal substrate at 700 to 1100 ° C. becomes. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Metalloxide des ersten Materials oder des zweiten Materials aus einer Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus Silberoxid, Goldoxid, Cobaltoxid, Palladiumoxid und Telluroxid.Process according to claim 1, wherein metal oxides of the first material or the second material selected from a group are composed of silver oxide, gold oxide, cobalt oxide, palladium oxide and tellurium oxide. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Metallsubstanzen des ersten Materials oder des zweiten Materials aus einer Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus Silber, Gold, Cobalt, Palladium und Tellur in Form elementaren Metalls.The method of claim 1, wherein metal substances the first material or the second material from a group selected from silver, gold, cobalt, palladium and tellurium in the form of elemental metal. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Metallhalogenide des ersten Materials oder des zweiten Materials aus einer Gruppe ausgewählt sind, bestehend aus Silberhalogenid, Goldhalogenid, Cobalthalogenid, Palladiumhalogenid und Tellurhalogenid.The method of claim 1, wherein metal halides the first material or the second material from a group selected from silver halide, gold halide, Cobalt halide, palladium halide and tellurium halide. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Binärlegierungssubstanzen des dritten Materials Co-und-Ag-Legierung, Ag-und-Te-Legierung oder Bi-und-Te-Legierung beinhalten.The method of claim 1, wherein binary alloying substances of the third material Co-and-Ag alloy, Ag-and-Te alloy or Bi-and-Te alloy include. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der einkristalline Nanodraht aus binärer Metalllegierung, der auf dem einkristallinen Substrat gebildet ist, aus einem einkristallinen Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodraht, einem einkristallinen Co_yAg_1-y(0,01 ≤ x ≤ 0,5) Metallnanodraht, einem einkristallinen Ag₂Te Nanodraht und einem einkristallinen Bi₁Te₁ Nanoband ausgewählt ist.The method of claim 1, wherein said single metal binary alloy single crystal nanowire formed on said single crystalline substrate is made of a single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) metal nanowire, a single crystal Co _y Ag _{1 y} (0.01 ≤ x ≤ 0.5) metal nanowire, a single crystal Ag ₂ Te nanowire, and a monocrystalline Bi ₁ Te ₁ nanoribbon. Binärlegierung-Nanostruktur, umfassend eine feste Lösung von Einkristallen zweier Metallelemente oder einer Verbindung der Einkristalle, in welcher die Metallelemente aus Metallen und Metalloiden ausgewählt sind, wobei die Struktur unter Verwendung eines Precursors unter einem Katalysator mittels eines Dampfphasensyntheseverfahrens hergestellt wurde.Binary alloy nanostructure, comprising one solid solution of single crystals of two metal elements or a compound of single crystals, in which the metal elements are selected from metals and metalloids, wherein the Structure using a precursor under a catalyst by means of a vapor phase synthesis process was prepared. Nanostruktur nach Anspruch 15, wobei der Precursor zwei Substanzen beinhaltet, die ausgewählt sind aus einem ersten Material bis einem dritten Material, einzeln oder in Kombination davon, und die Binärlegierung für die Nanostruktur das erste Material beinhaltet, welches Metalloxide, Metallsubstanzen oder Metallhalogenide beinhaltet, verwendet wird, um die Binärlegierung zu bilden, ein zweites Material, welches Metalloxide, Metallsubstanzen oder Metallhalogenide eines anderen Metalls enthält, welches verwendet wird, um die Binärlegierung zu bilden oder das dritte Material, welches irgendeine der Binärlegierungssubstanzen für die Binärlegierung enthält.The nanostructure according to claim 15, wherein the precursor includes two substances selected from a first material to a third material, singly or in combination thereof, and the binary alloy for the nanostructure includes the first material including metal oxides, metal substances or metal halides In order to form the binary alloy, a second material containing metal oxides, metal substances or metal halides of another metal, which is used to form the binary alloy or the third material containing any of the binary alloy binary alloy substances. Nanostruktur nach Anspruch 15, wobei das Dampfphasenherstellungsverfahren eine Wärmebehandlung ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Precursor bei 500 bis 1200°C gehalten wird, während ein Substrat zur Herstellung eines einkristallinen Metalnanodrahtes aus Binärlegierung bei 700 bis 1100°C gehalten wird, und ein Inertgasstrom vom Precursor zum Substrat bei 10 bis 600 sccm unter einem Druck im Bereich von 2 bis 30 Torr eingeführt wird.The nanostructure of claim 15, wherein the vapor phase production process a heat treatment, characterized in that the precursor is maintained at 500 to 1200 ° C while a substrate for producing a single-crystal metal nanowire Binary alloy held at 700 to 1100 ° C. and an inert gas stream from the precursor to the substrate at 10 to 600 sccm under a pressure in the range of 2 to 30 Torr introduced becomes. Nanostruktur nach Anspruch 15, wobei das Dampfphasenherstellungsverfahren eine Wärmebehandlung ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Precursor bei 500 bis 1200°C gehalten wird, während ein Substrat zur Herstellung eines einkristallinen Metalnanobands aus Binärlegierung bei 100 bis 200°C gehalten wird, und ein Inertgasstrom vom Precursor zum Substrat bei 10 bis 600 sccm unter einem Druck im Bereich von 2 bis 30 Torr eingeführt wird.The nanostructure of claim 15, wherein the vapor phase production process a heat treatment, characterized in that the precursor is maintained at 500 to 1200 ° C while a substrate for producing a single crystal metal nanoribbon made of binary alloy kept at 100 to 200 ° C. and an inert gas stream from the precursor to the substrate at 10 to 600 sccm under a pressure in the range of 2 to 30 Torr introduced becomes. Nanostruktur nach Anspruch 16, wobei der einkristalline Nanodraht aus binärer Metalllegierung aus einem einkristallinen Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodraht, einem einkristallinen Co_yAg_1-y(0,01 ≤ x ≤ 0,5) Metallnanodraht, einem Ag₂Te Nanodraht und einem einkristallinen Bi₁Te₁ Nanoband ausgewählt ist.The nanostructure of claim 16, wherein said single metal binary metal single crystal nanowire is made of a single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) metal nanowire, a single crystal Co _y Ag _1-y (0.01 ≤ x ≤ 0 , 5) metal nanowire, an Ag ₂ Te nanowire and a monocrystalline Bi ₁ Te ₁ nanoribbon. Nanostruktur nach Anspruch 19, wobei der einkristalline Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodraht eine FCC (flächenzentrierte kubische) Struktur hat.The nanostructure of claim 19, wherein the single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) metal nanowire has an FCC (face centered cubic) structure. Nanostruktur nach Anspruch 20, wobei der einkristalline Pd_xAu_1-x(0,01 ≤ x ≤ 0,99) Metallnanodraht die Form einer festen Lösung hat.The nanostructure of claim 20, wherein the single crystal Pd _x Au _1-x (0.01 ≤ x ≤ 0.99) metal nanowire has the form of a solid solution. Nanostruktur nach Anspruch 19, wobei der einkristalline Co_yAg_1-y(0,01 ≤ x ≤ 0,5) Metallnanodraht eine FCC (flächenzentrierte kubische) Struktur hat.The nanostructure of claim 19, wherein the monocrystalline Co _y Ag _1-y (0.01 ≤ x ≤ 0.5) metal nanowire has an FCC (face centered cubic) structure. Nanostruktur nach Anspruch 22, wobei der einkristalline Co_yAg_1-y(0,01 < x < 0,5) Metallnanodraht die Form einer festen Lösung hat.The nanostructure of claim 22, wherein the monocrystalline Co _y Ag _1-y (0.01 <x <0.5) metal nanowire is in the form of a solid solution. Nanostruktur nach Anspruch 19, wobei der einkristalline Ag₂Te Metallnanodraht eine SM (einfach monokline) Struktur hat.The nanostructure of claim 19, wherein the single crystal Ag ₂ Te metal nanowire has an SM (monoclinic) structure. Nanostruktur nach Anspruch 24, wobei der einkristalline Ag₂Te Metallnanodraht die Form einer Verbindung hat.The nanostructure of claim 24, wherein the single crystalline Ag ₂ Te metal nanowire is in the form of a compound. Nanostruktur nach Anspruch 19, wobei das einkristalline Bi₁Te₁ Metallnanoband eine hexagonale Struktur hat.The nanostructure of claim 19, wherein the monocrystalline Bi ₁ Te ₁ metal nanoribbon has a hexagonal structure.