紫外線レーザーやセンサー応用としての酸化亜鉛(ZnO)ナノロッドアレイの合成

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酸化亜鉛(ZnO)はワイドギャップ半導体(3.4eV)で、化学的・熱的な安定性に優れている上に、ピエゾ特性、電界放射、生体親和性などの数々のユニークな特性を発現させる物質で、カーボンナノチューブについで多くの研究がなされている。本研究はZnOのナノロッドやナノチューブの1次元配向を制御する新規な合成法を開発し、生成物の微構造と特性を解明することである。最終年度は生成したZnOのナノチューブやナノロッドの電界放射特性を調べた。ナノチューブアレイはナノロッドアレイよりも電界放射特性に優れていた。これは、前者がチップ先端の形状がより微細であることに起因していた。一方、チップ先端径が5nmφのコーン上のナノロッドはさらに電界放射特性が飛躍的に向上することがわかった。ターンオフ電圧は約2V/umで電流値は1mA/cm2でこの値はこれまでに知られている値を凌ぐものである。また、銀や白金などの金属を表面に付加させると、電界放射特性がさらに向上することを見出した。これらの成果はZnOナノ物質が電界放射材料として利用出来うること、さらに金属修飾をするとその特性が向上するなどの新しい科学的知見が得られた。本研究を通じて、ZnOのナノ構造物質の新規な合成法や電界放射特性等の解明が進んだ。本年度の成果はJournal of Physical Chemistry C(2007)に掲載されている。