Epitaxially-Driven Stereoaligned Growth of FeSi Nanowires from Oriented FeSi Seed Structures
Directionally-grown single-crystalline FeSi nanowires (NWs) have been successfully synthesized on a m-plane sapphire substrate by chemical vapor transport method without catalyst. We observed seed crystals with various shapes along together with FeSi NWs on the substrate. We show that the directionally-grown NWs grow from the seed crystals by a correlation the geometry and growth orientation of the seed crystals with those of NWs. Here we outline observation relating to nanowire growth behavior and epitaxial relation-ship between seed nanocrystal and substrate that elucidate the growth mechanism. In addition, it is possible to control the diameter of as-synthesized FeSi NWs by changing the ratio of silicon powder on graphite powder in the mixture as the silicon source. Synthesis of aligned NWs on a substrate in selected orientation is highly valuable to fabricate three-dimensional (3D) integrated platform. Therefore, the directionally grown FeSi NWs could be employed for development of advanced 3D nanodevices.
Synthesis of Cobalt Nanowires and Coblat Oxide Nanotubes
Highly oriented, single-crystal Co nanowire(NW) arrays have been synthesized on a m-plane sapphire substrate using a single-step chemical vapor transport method in absence of any foreign catalyst. Electron and X-ray diffraction confirm the single crystallinity of the Co NWs with fcc crystal sturucture. Furthermore, Co NW is converted to $Co_3O_4$ nanotube (NT) by high temperature thermal annealing in diluted $O_2$ condition. Transmission electron microscopy(TEM) studies show distinct change of the nanostructure morphology and composition. A transformation mechanism involving overlapping oxidation and thermal diffusion is presented. The ferromagnetic vertical Co NWs can be employed as an important building block in the development of high density storage media. In addition, since $Co_3O_4$ is an important magnetic p-type semiconductor with a normal spinel structure, it has many commercial or potential applications as heterogeneous catalysts , anode materials in Li-ion rechargeable batteries, solar energy absorbers and soon.
배향된 규화금속 시드 결정으로부터 에피택셜 성장한 규화금속 나노선의 합성 기상법을 이용하여 별도의 금속 촉매 없이 방향성 있게 성장한 FeSi 나노선을 m-plane sapphire 기판 위에 성공적으로 합성하였다. XRD와 TEM 결과로부터 합성된 FeSi 나노선이 simple cubic B20 구조를 갖는 것을 확인하였다. 또한 기판 위에 FeSi 나노선과 함께 다양한 형태를 갖는 seed 나노결정을 관찰하였다. 방향성 있게 성장한 나노선과 seed의 형태와 성장 방향(orientation) 이 유사한 것으로 보아, 나노선이 seed 나노결정으로 부터 성장한 것으로 예상된다. 한편, Si source 역할을 하는 graphite와 silicon 분말의 혼합 비율을 변경함으로써 FeSi 나노선의 직경 조절이 가능하다. 또한 기판 위에 특정한 방향으로 정렬된 나노선은 고집적화된 3D platform 을 제작하는 데 매우 유용하다. 따라서 방향성 있게 성장한 FeSi 나노선은 우수한 3D 나노소자의 발달에 큰 역할을 할 것으로 예상된다. 코발트 나노선 및 산화 코발트 나노 튜브의 합성 굉장히 잘 정렬된 단결정 코발트 나노선이 별도의 촉매 없이 단일 단계의 기상이동법을 통해 합성되었다. 전자 회절 및 엑스 선 회절 측정 결과로부터 나노선이 면심입방 결정 구조를 나타내는 단결정 코발트인 것을 확인하였다. 또한 코발트 나노선은 산소 분위기에서 고온 열처리를 거쳐 산화 코발트 나노튜브로 변환되었으며, 변환 전후의 두 가지 나노 구조의 형태 및 조성이 명백히 다름을 투과 전자 현미경 관찰을 통해 확인하였다. 나노튜브로의 변환은 산화와 열 확산 과정이 조합되어 발생한 것으로 생각된다. 합성한 수직성장 코발트 나노선은 강자성 특성을 나타내는 물질이기 때문에 고집적 자기 기록 장치의 개발에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 또한 산화코발트 물질은 이성분 촉매, 리튬 이온 배터리의 음극 물질, 태양 에너지 흡수체 등 다양한 잠재적 응용성을 나타낸다.
