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ナノ構造形成・ナノ計測・ナノ機能制御の最前線 |
導電性酸化金属ナノロッドの作製と応用
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ナノマテリアル研究所 |
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| 新ヶ谷 義隆 | 中山 知信 |
導電性酸化金属ナノロッドの作製と応用 |
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| 近年、様々な方法で興味深いナノ構造を作製する技術が開発されてきました。私達は、それらのナノ構造の物性を直接測定する多探針走査トンネル顕微鏡（MP-STM）を開発し、MP-STMがナノ構造の機能を探る上で非常に強力な道具となることを、実際の測定から示しています。MP-STMの能力をさらに高めていく上で鍵となるのは、極めて細い探針の作製技術を完成させることです。 MP-STMでは、複数の探針を単一のナノ構造に接触させるので、探針間隔を小さくすればするほど小さなナノ構造を取り扱えます。探針間隔は探針先端の曲率半径で決まり、通常の探針では100nm 程度です。私達は、通常の探針の先端に細長い形状のナノ材料を作製し、10nm以下の探針間隔を実現する新しい極微細探針を開発しました。 探針先端に取り付けるナノ材料として、カーボンナノチューブを用いた例があります。しかし、導電性の制御や金属との接合部分の強度などの問題が残されています。私達が注目したのは導電性酸化金属、具体的にはタングステンの中間酸化物WOx(x=２〜３)でした。WOxは、xの値が3に満たない場合、酸素原子の結晶面が欠損して成長方向が制限され、自発的にロッド状の構造を形成します。私達は、タングステン単結晶基板上では、軸方向の揃った、直径５〜20nmのナノロッドをエピタキシャル成長させうることを見出しました（表紙写真下参照）。 図１は、実際に作製したナノロッド探針の電子顕微鏡像です。ここでは、先鋭化したタングステンへマスク処理を施し、先端に１本のナノロッドを選択成長させました。ナノロッドは導電性なので、走査トンネル顕微鏡観察に用いれば、原子分解能（挿入図参照：シリコン表面の原子像）が得られます。つまり、MP-STM測定では、ナノロッド探針をナノ構造に接触させる位置を原子精度で設定できることを示しています（図２参照）。 導電性酸化金属ナノロッドは、例えば、数個の分子や数十個の原子を一列に並べた極微細構造の電子輸送現象のMP-STMによる解明を可能にするだけでなく、金属電極から自発形成される導電性配線材料として、将来のナノエレクトロニクスでも活躍しうる材料であると期待しています。 |
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図1 ナノロッド探針および探針利用による |
図2 ナロッド探針を用いたナノ構造の |
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