（様式１３号） 「論文博士用」
学 位 論 文 の 要 旨
氏 名
ふ り が な
秦野
は た の
和也
か ず や
○ 印
学位論文題目
レーザー蒸発法による
Si-Geおよび
Ge-C一次元ナノ構造体の形成と構造解析
（
Formation and Characterization of Si-Ge and Ge-C One-Dimensional Nanostructures by Laser Vaporization）
2000
年代初頭より急速に成長したナノテクノロジー・ナノサイエンスは、今日でも盛んに研究さ れている分野である。依然として、数多くの研究成果が報告されている。ナノ材料の代表例として、
中空状の一次元ナノ構造体であるカーボンナノチューブ(NT)やシート状の二次元ナノ構造体である グラフェンが挙げられる。ナノ材料はバルク材料に比べ比表面積が非常に大きく、触媒に用いる場 合に優れた特性を示す他、量子サイズ効果によってバルク材料では見られない特性を発現すること もあり、様々な元素や化合物のナノ構造体形成が試みられている。数あるナノ構造体の中でも、Si や
Geにより構成される半導体ナノ構造体は、様々な応用が期待されている。ナノ材料の代表的な合 成法としては、レーザー蒸発法、アーク放電法、化学気相成長法、溶液法などが知られており、そ れぞれ異なる特徴を持つ。レーザー蒸発法はチャンバー内で石英窓を通してレーザー光をターゲッ ト(固体試料)に照射し、閉鎖系内で反応を起こす手法である。外乱の影響をほぼ無視することができ 良好な再現性が得られるため、実験パラメータと実験結果の因果性・相関性の切り分けが容易であ り、生成メカニズム解明などを目的とする基礎研究分野において真価を発揮する。著者が所属して いた研究室では、これまでに高圧
Arガス中での連続発振レーザー蒸発法によって様々な一次元ナノ 構造体が形成されてきた。この方法では、高圧
Arガスによるレーザー蒸発物の閉じ込め効果が働く。
極限状態の反応場(高存在密度および高温)を効率的に維持することが可能であり、新規なナノ構造合 成や高効率ナノ材料合成に非常に有利な方法である。
本研究では、
Ge-グラファイト混合ターゲットおよびSi-Ge混合ターゲットへの連続発振レーザー 照射による新規ナノ構造体の形成を試みた。ターゲットの組成およびチャンバー内の
Arガス圧を変 化させることで、どのような生成物が得られるか研究した。
高圧
Arガス中での
Ge-グラファイトターゲットへの連続発振レーザー照射により、片側の先端にナノ粒子(NP)が付着する一次元ナノ構造体の形成に成功した。透過型電子顕微鏡観察から、得られ たナノ構造体はカーボンで被覆された
Ge-Cコアシェルナノワイヤー(NW)であることがわかった。
コア部分は結晶性の
Ge、シェル部分はアモルファスカーボンから構成されていた。従来の研究とは異なり、結晶性
Geはカーボンで完全にカプセル化されており、カーボンの中空構造は確認されなか った。また、この
NWの生成割合は
Ge-Cターゲット中の
Ge含有率によって大きく変化し、Ge 含 有量
40原子量%の条件において最大であった。Ge 含有率が少ない条件では多面体グラファイトが、
Ge
含有率が多い条件では
GeNPが主生成物として得られた。Ar ガス圧を増加させると、大きな直 径をもつ
NWが生成する傾向も見られた。さらに、NW 直径と先端
NP直径には強い相関があるこ
続紙 有■ 無□
（様式１３号－続紙）「論文博士用」
氏 名
ふ り が な
秦野
は た の
和也
か ず や
○ 印
とを見出し、NW の成長に特定範囲のサイズおよび組成を持つ溶融
Ge-C NPの形成、Ge とカーボ ンの析出と相分離プロセスが関与する新規な成長メカニズムを提案した。
Ge
