JP2007223853A - 炭化珪素ナノワイヤーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一酸化ケイ素粉末、グラファイト粉末及び窒化ガリウム粉末の混合物を不活性ガス気流中で、所定温度で所定時間加熱し、炭化珪素ナノワイヤーを合成する。上記粉末の混合物を不活性ガス気流中で、1300〜1400℃で、40分〜2時間加熱することにより、直径が80〜300nmで、長さ数百μmの竹状形態を有する立方晶系炭化珪素ナノワイヤーを製造することができる。
【選択図】図2
Description
上記構成において、一酸化ケイ素粉末とグラファイト粉末とのモル比は、好ましくは、1:0.5〜1:0.6の範囲である。この場合、一酸化ケイ素粉末1モルに対し、窒化ガリウム粉末が0.02〜0.07モルの範囲であればさらに好ましい。
加熱温度は、好ましくは、1300〜1400℃の範囲であり、このときの加熱時間は、好ましくは40分〜2時間の範囲である。
不活性ガスは、好ましくはアルゴンガスであり、この不活性ガスの流量は、好ましくは150〜400sccmの範囲である。
上記構成によれば、直径が80〜300nmで、長さが数百μm暗緑色の炭化珪素ナノワイヤーを製造することができる。
最初に、一酸化ケイ素粉末、グラファイト粉末および窒化ガリウム粉末の混合物をグラファイト製の容器に入れ、この容器を縦型高周波誘導加熱炉の中央部に設置する。
次に、加熱炉内を減圧にした後、不活性ガスを流し、この不活性ガス気流中において、容器の内容物を加熱することで、炭化珪素ナノワイヤーを合成することができる。
最初に、一酸化ケイ素粉末(和光純薬工業(株)製、純度99.9%)0.8gと、グラファイト粉末(和光純薬工業(株)製、純度98%)0.1gと、窒化ガリウム粉末(シグマ・アルドリッチ社製、純度99.99%)0.04gと、の混合物をグラファイト製坩堝に入れ、この坩堝を断熱材のカーボンファイバーで覆われたグラファイト製誘導加熱円筒管を有する縦型高周波誘導加熱炉の中央部に設置した。
次に、縦型高周波誘導加熱炉を0.2Torr(26.7Pa)の圧力まで減圧した後、流量200sccmのアルゴンガスを流しながら、1350℃で1時間加熱した。
最後に、縦型高周波誘導加熱炉を室温まで冷却すると、加熱時におおよそ1250℃になっていた断熱材の部分に暗緑色のウール状物質が34.6mg堆積した。
図1は、実施例で合成したウール状物質のX線回折像を示す図である。図1において、縦軸はX線回折強度(任意目盛)を示し、横軸は角度(°)、即ち、X線の原子面への入射角θの2倍に相当する角度を示している。
図1から明らかなように、実施例で合成したウール状物質は、立方晶系の炭化珪素(3C−SiC)であることが分かった。なお、図中のsで示す強度が弱い回折ピークは積層欠陥によるものである。
炭化珪素ナノワイヤーの試料と陽極間の距離は100μmであり、電圧は、0〜1000Vの直流を印加して測定した。このときの真空度は約5×10-7Torr(6.7×10-5Pa)であった。電流密度が10μA/cm2 となるときの電圧を開始電圧、電流密度が10mA/cm2 となるときの電圧を閾値電圧とすると、ターンオン時の開始電界強度(Eto)は、10.1V/μmであった。
なお、図5中の挿入図は、ファウラー−ノルドハイム(Fowler−Nordheim)プロットであり、電流電圧特性が二つの直線部分から成ることを示している。
Claims (7)
- 一酸化ケイ素粉末、グラファイト粉末及び窒化ガリウム粉末の混合物を不活性ガス気流中で、所定温度で所定時間加熱し、炭化珪素ナノワイヤーを合成することを特徴とする、炭化珪素ナノワイヤーの製造方法。
- 前記一酸化ケイ素粉末とグラファイト粉末とのモル比が、1:0.5〜1:0.6の範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の炭化珪素ナノワイヤーの製造方法。
- 前記一酸化ケイ素粉末1モルに対し、窒化ガリウム粉末が0.02〜0.07モルの範囲であることを特徴とする、請求項1又は2記載の炭化珪素ナノワイヤーの製造方法。
- 前記加熱温度が、1300〜1400℃の範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の炭化珪素ナノワイヤーの製造方法。
- 前記加熱時間が、40分〜2時間の範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の炭化珪素ナノワイヤーの製造方法。
- 前記不活性ガスが、アルゴンガスであることを特徴とする、請求項1に記載の炭化珪素ナノワイヤーの製造方法。
- 前記不活性ガスの流量が、150〜400sccmの範囲であることを特徴とする、請求項1又は6に記載の炭化珪素ナノワイヤーの製造方法。
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