酸化亜鉛ナノワイヤのオンデマンド場所選択成長

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本研究では,ナノ微粒子支援レーザー堆積法(NAPLD)と,レーザー光のZnOナノワイヤの近接場相互作用を利用して成長の核となるZnOナノワイヤ先端のみを加熱するナノヒーターの概念を結合して,ZnOに吸収される紫外レーザー光の照射場所に選択的にZnOナノワイヤを成長できることを実証する 。今年度は次のような成果が得られた。(i) ZnOナノワイヤの合成装置の作製:ZnOセラミックスターゲットをKrFエキシマーレーザーでレーザーアブレーションしてZnOナノ微粒子を発生し,このナノ微粒子を他の真空容器内に置かれたサアァイア基板上に輸送して,購入したHe-Cdレーザー光を照射できる装置を作製した。サファイア基板を加熱することで,レーザーアブレーションで合成したナノ微粒子を原料としてナノ構造結晶を成長できることを確認した。(ii) ZnOナノワイヤ先端部でのレーザー光強度の増強効果の評価:市販の電磁界シミュレーションコードHFSSを用いて,モデル化したZnOナノワイヤに紫外光を照射したときのレーザー光増強効果を評価した。その結果,シミュレーションでナノワイヤの先端のみが過熱されることを確認した。さらに,別途用意したZnOナノワイヤに実際に紫外光を照射して,実験により溶融の様子を調べた。その結果,照射エネルギー密度が0.26J/cm^2ではZnOナノワイヤの先端のみが溶融し,エネルギー密度を0.72J/cm^2まで大きくするとナノワイヤ全体が溶融することを確認した。このことから,購入したHe-Cdレーザビームを100μm以下に集光すれば良い事を確認した。