特許 6070070 一次元アルミナナノ構造体の形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6070070

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】一次元アルミナナノ構造体の形成方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/40 20060101AFI20170123BHJP

   C03C 17/245 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/40

   C03C17/245 Z

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-239825(P2012-239825)

(22)【出願日】2012年10月31日

(65)【公開番号】特開2014-88601(P2014-88601A)

(43)【公開日】2014年5月15日

【審査請求日】2015年10月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】旭硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080159

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 望稔

(74)【代理人】

【識別番号】100090217

【弁理士】

【氏名又は名称】三和 晴子

(74)【代理人】

【識別番号】100121393

【弁理士】

【氏名又は名称】竹本 洋一

(72)【発明者】

【氏名】東 誠二

【審査官】 塩谷 領大

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−２７４２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３４１８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｃ０３Ｃ １７／２４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＣＶＤ法により、基体上に外観形状が柱状またはチューブ状をした一次元アルミナナノ構造体を形成する方法であって、前記基体が、酸化物基準の質量％表記で２〜４０％のナトリウムを含有するガラス基板であり、プロセスガスとして、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）、および、炭素数４以下のアルコール類を使用し、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）に対するアルコール類の濃度比（アルコール類（ｍｏｌ％）／ＡｌＣｌ₃（ｍｏｌ％））が１以上、かつ、前記プロセスガス中の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）濃度が０．０２〜４ｍｏｌ％となる条件で、前記プロセスガスをプレミックス方式の原料ガス供給手段を用いて予め混合して４５０℃以上８００℃以下の温度に保持した該ガラス基板上に供給する、または、前記プロセスガスをポストミックス方式の原料ガス供給手段を用いて４５０℃以上８００℃以下の温度に保持した該ガラス基板上で混合させることを特徴とする、一次元アルミナナノ構造体の形成方法。

【請求項2】

前記アルコール類が、メタノール、エタノール、および、イソプロパノールからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１に記載の一次元アルミナナノ構造体の形成方法。

【請求項3】

前記アルコール類が、エタノールである、請求項１に記載の一次元アルミナナノ構造体の形成方法。

【請求項4】

塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）に対するアルコール類の濃度比（アルコール類（ｍｏｌ％）／ＡｌＣｌ₃（ｍｏｌ％））が１以上５０以下となる条件で、前記プロセスガスをプレミックス方式の原料ガス供給手段を用いて予め混合して４５０℃以上８００℃以下の温度に保持した該ガラス基板上に供給する、または、前記プロセスガスをポストミックス方式の原料ガス供給手段を用いて４５０℃以上８００℃以下の温度に保持した該ガラス基板上で混合させる、請求項１〜３のいずれかに記載の一次元アルミナナノ構造体の形成方法。

【請求項5】

プロセスガス中の水分量が２ｍｏｌ％以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の一次元アルミナナノ構造体の形成方法。

【請求項6】

前記ＣＶＤ法が常圧ＣＶＤ法である、請求項１〜５のいずれかに記載の一次元アルミナナノ構造体の形成方法。

【請求項7】

前記ＣＶＤ法を１０００Ｐａ以下の圧力下で実施する、請求項１〜５のいずれかに記載の一次元アルミナナノ構造体の形成方法。

【請求項8】

前記ガラス基板がソーダライムガラス基板である、請求項１〜７のいずれかに記載の一次元アルミナナノ構造体の形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一次元アルミナナノ構造体の形成方法に関する。具体的には、オンラインＣＶＤ法を用いて、ガラス基板上に、一次元アルミナナノ構造体を形成する方法に関する。
なお、本明細書における一次元アルミナナノ構造体とは、ガラス基板上に形成される、長さがμｍオーダーで、幅がｎｍオーダーの、外観形状が柱状またはチューブ状の、アルミナからなる構造体を指す。ここで、柱状とは、構造体が中実であることを指し、チューブ状とは、構造体が中空であることを指す。

【背景技術】

【0002】

アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）は触媒活性を持つ化合物であり、多数の一次元アルミナナノ構造体をガラス基板等の基体上に形成した場合、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）が有する触媒活性と、多数の一次元アルミナナノ構造体による高い比表面積により、高い触媒活性を持つ物質として注目されている。

【0003】

一次元アルミナナノ構造体を形成する方法として、ｖａｐｏｒ−ｌｉｑｕｉｄ−ｓｏｌｉｄ（ＶＬＳ）法による手法が非特許文献１に提案されている。この手法は、真空チャンバー内で鉄粉末とアルミ粉末の混合ペレットにアーク放電を照射して、アルミナナノロッドを作製している。しかし、本手法では真空プロセスを用いるため、工業的に用いるにはコスト面で課題がある。
また、ゾルゲル法などのウェットプロセスによる手法で一次元アルミナナノ構造体を作製できることが、非特許文献２で報告されている。しかし、本手法ではゲルの作製に１５０℃、７２時間、乾燥および焼成にそれぞれ２１時間および４時間という長時間の反応を要することから、工業的に用いるにはコスト面で課題がある。
また、ナノロッドを一定方向（一次元方向）に選択的に成長させることができれば、触媒用途として選択的な触媒性能の付与や、電気デバイス用途への展開など、様々な用途展開が可能となるが、上記方法ではナノロッドを一定方向に成長させることは難しい。

【0004】

一方、アルミナナノロッドを一定方向に成長させた例として、テンプレート上にＡＬＤ法（原子層堆積法）を用いてアルミナを形成したことが、非特許文献３、４に報告されている。非特許文献３ではテンプレートとしてシリコン基板上に形成したカーボンナノチューブを、非特許文献４ではポリカーボネートメンブレンをテンプレートとして用いている。しかし、これらの方法は作製プロセスが数ステップにわたる複雑なものであり、またＡＬＤ法は、高真空中でアルミニウム原料であるトリメチルアルミニウムと水蒸気を交互に吹き付け、１ステップで原子層を１層ずつ成長させる方法であるため成膜レートが遅く、さらに高真空プロセスも必要であるため、工業的にはコスト面で課題がある。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】W. F. Li, X. L. Ma1, W. S. Zhang, W. Zhang, Y. Li, and Z. D. Zhang, phys. stat. sol. (a) 203, No. 2, 294-299 (2006)

【非特許文献2】Hyun Chul Lee, Hae Jin Kim, Soo Hyun Chung, Kyung Hee Lee, Hee Cheon Leeand Jae Sung Lee, J. AM. CHEM. SOC. 2003, 125, 2882-2883

【非特許文献3】J.S. Leea, B. Mina, K. Choa, S. Kima, J. Parkb, Y.T. Leeb, N.S. Kimb, M.S. Leec,S.O. Parkc, J.T. Moonc, Journal of Crystal Growth 254 (2003) 443-448

【非特許文献4】Jules J. VanDersarl, Alexander M. Xu, and Nicholas A. Melosh, Nano Lett., 2012, 12 (8), pp 3881-3886

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、上述した従来技術における問題点を解決するため、低コストで、かつ、簡易な、一次元アルミナナノ構造体の製造方法の提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記問題を解決するため、本願発明者らは鋭意検討した結果、ＣＶＤ法により、塩化アルミニウムと、所定の低級アルコール類と、を含有するプロセスガスを、ナトリウムを含有するガラス基板に吹き付けることで、低コストかつ簡易な方法で一次元アルミナナノ構造体を形成できることを見いだした。

【0008】

本発明は、上記した知見に基づいてなされたものであり、ＣＶＤ法により、基体上に一次元アルミナナノ構造体を形成する方法であって、前記基体が、酸化物基準の質量％表記で２〜４０％のナトリウムを含有するガラス基板であり、４５０℃以上８００℃以下の温度に保持した該ガラス基板上に、プロセスガスとして、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）、および、炭素数４以下のアルコール類を、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）に対するアルコール類の濃度比（アルコール類（ｍｏｌ％）／ＡｌＣｌ₃（ｍｏｌ％））が１以上となる条件で供給することを特徴とする、一次元アルミナナノ構造体の形成方法を提供する。

【0009】

本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法において、前記プロセスガス中の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）濃度が０．０２〜４ｍｏｌ％であることが好ましい。

【0010】

本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法において、前記アルコール類が、メタノール、エタノール、および、イソプロパノールからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法において、前記アルコール類が、エタノールであることがより好ましい。

【0011】

本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法において、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）に対するアルコール類の濃度比（アルコール類（ｍｏｌ％）／ＡｌＣｌ₃（ｍｏｌ％））が１以上５０以下となる条件でプロセスガスを供給することが好ましい。

【0012】

本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法において、プロセスガス中の水分量が２ｍｏｌ％以下であることが好ましい。

【0013】

本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法において、前記ＣＶＤ法が常圧ＣＶＤ法であることが好ましい。

【0014】

本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法において、前記ＣＶＤ法を１０００Ｐａ以下の圧力下で実施してもよい。

【0015】

本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法において、前記ガラス基板がソーダライムガラス基板であることが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、低コストかつ簡易な方法で、ガラス基板上に一次元アルミナナノ構造体を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法を説明するための概念図である。

【図2】図２（ａ）〜（ｃ）は、例１〜３におけるＣＶＤ法実施後の基板表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図3】図３（ａ）〜（ｃ）は、例４〜６におけるＣＶＤ法実施後の基板表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【図4】図４（ａ）〜（ｂ）は、例７〜８におけるＣＶＤ法実施後の基板表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法について説明する。
本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法は、ＣＶＤ法により、基体上に一次元アルミナナノ構造体を形成する方法であって、基体が、酸化物基準の質量％表記で２〜４０％のナトリウム（Ｎａ）を含有するガラス基板であり、４５０℃以上８００℃以下の温度に保持した該ガラス基板上に、プロセスガスとして、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）、および、炭素数４以下のアルコール類を、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）に対するアルコール類の濃度比（アルコール類（ｍｏｌ％）／ＡｌＣｌ₃（ｍｏｌ％））が１以上となる条件で供給することを特徴とする。

【0019】

本発明の方法において、基体上に一次元アルミナナノ構造体が形成される原理を、図面を参照して説明する。
図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の一次元アルミナナノ構造体の形成方法を説明するための概念図である。
図１（ａ）は、常温での基体１０を示した概念図である。図１（ａ）に示す基体１０は、ナトリウム（Ｎａ）２０を含有するガラス基板である。
ＣＶＤ法を実施するため、該基体１０を所定の温度（４５０〜８００℃）まで加熱する過程で、該基体１０の温度４５０℃以上になると、基体１０中のＮａの一部が、Ｎａイオン（Ｎａ⁺）として該基体１０の表面に析出する（図１（ｂ）参照）。

【0020】

この状態で、プロセスガスとして、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）、および、炭素数４以下のアルコール類（図では、エタノール（Ｃ₂Ｈ₅ＯＨ、ＥｔＯＨ））を、基体１０上に供給すると、下記式で示す反応によって生じたＨＣｌからのＣｌイオン（Ｃｌ^-）３０と、基体表面に析出したＮａイオン（Ｎａ⁺）２０からＮａＣｌ４０が生じ（図１（ｃ）参照）、該ＮａＣｌ４０が基体１０上に析出する（図１（ｄ）参照）。
ＡｌＣｌ₃ ＋ ＥｔＯＨ → Ａｌ(ＯＥｔ)₃ ＋ ３ＨＣｌ

【0021】

次に、図１（ｅ）に示すように、基体１０上のＮａＣｌ４０と、プロセスガス中のＡｌＣｌ₃と、が、ＮａＣｌ−ＡｌＣｌ₃混合溶融塩５０を形成する。
この混合溶融塩５０上にプロセスガス中のＡｌＣｌ₃が堆積し、溶融する。溶融したＡｌＣｌ₃と、気相反応で生じたＡｌ（ＯＥｔ）₃が下記式にしたがって反応してアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）６０が生じる。
ＡｌＣｌ₃ ＋ Ａｌ（ＯＥｔ）₃ → Ａｌ₂Ｏ₃ ＋ ３ＥｔＣｌ
このアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）６０は、混合溶融塩５０を起点としているため、基体１０表面から鉛直方向に成長して、外観形状が柱状またはチューブ状をした一次元アルミナナノ構造体を形成する（図１（ｆ）参照）。

【0022】

上述したように、本発明の方法において、一次元アルミナナノ構造体を形成する基体は、ナトリウム（Ｎａ）を含有するガラス基板である。より具体的には、酸化物基準の質量％表記で２〜４０％のＮａを含有するガラス基板である。
ガラス基板のＮａ含有量が２％よりも低いと、加熱時にガラス基板の表面に析出するＮａイオンが少なくなり、ガラス基板上に一次元アルミナナノ構造体を形成することができなくなる。
一方、ガラス基板のＮａ含有量が４０％よりも高いと、生成するＮａＣｌの密度が高くなり過ぎるため、溶融塩が連続的に基板上に生成してしまい、アルミナは膜状に形成され、一次元状に成長できない問題がある。
ガラス基板のＮａ含有量は、２〜２０％であることがより好ましく、１０〜１５％であることがさらに好ましい。
Ｎａを含有するガラス基板としては、ソーダライムシリケートガラス基板、アルカリホウ酸塩ガラス、アルカリリン酸塩ガラスなどを用いることができる。

【0023】

本発明では、ＣＶＤ法実施時、ガラス基板を４５０℃以上８００℃以下の温度に保持する。ガラス基板の保持温度が４５０℃より低いと、一次元アルミナナノ構造体を形成することができない。一方、ガラス基板の保持温度を８００℃以下とするのは、ガラス基板の軟化点を超えない温度域で、常圧ＣＶＤ法を実施するためである。
ガラス基板の保持温度は、４５０℃以上６５０℃以下であることがより好ましく、５００℃以上６００℃以下であることがさらに好ましい。

【0024】

本発明において、炭素数４以下のアルコール類を使用するのは、ガラス基板上に、プロセスガスとして、アルコール類を供給するためである。炭素数４以下のアルコール類としては、メタノール、エタノール、および、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ブタノール類を単体または混合物として用いるのができる。このうちエタノールは、アルミナ微粉の発生が特に少なく、生態への危険性も少なく、かつ、安価であることから特に好ましい。

【0025】

ＣＶＤ法の実施時において、炭素数が４以下のアルコール類は、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）に対する濃度比（アルコール類（ｍｏｌ％）／ＡｌＣｌ₃（ｍｏｌ％））が１以上となる条件で供給する。
塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）に対する濃度比（アルコール類（ｍｏｌ％）／ＡｌＣｌ₃（ｍｏｌ％））が１よりも小さくなる条件でアルコール類を供給した場合、一次元アルミナナノ構造体の形成速度が極端に遅くなるため、実用的ではない。
一方、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）に対する濃度比（アルコール類（ｍｏｌ％）／ＡｌＣｌ₃（ｍｏｌ％））が５０よりも大きくなる条件でアルコール類を供給しても、一次元アルミナナノ構造体の形成にはもはや寄与せず、不要なアルコール類の供給によるコスト増が問題となる。また、常圧ＣＶＤ法を実施する雰囲気中に存在するアルコール類の増加により、形成される一次元アルミナナノ構造体にカーボンなどの不純物が多くなることから好ましくない。
炭素数が４以下のアルコール類は、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）に対する濃度比（アルコール類（ｍｏｌ％）／ＡｌＣｌ₃（ｍｏｌ％））が、４〜５０となる条件で供給することがより好ましく、８〜３０となる条件で供給することがさらに好ましい。

【0026】

ＣＶＤ法の実施時において、プロセスガス中の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）濃度が０．０２〜４ｍｏｌ％であることが好ましい。
プロセスガス中の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）濃度が０．０２ｍｏｌ％より低いと一次元アルミナナノ構造体の形成速度が低下する。
一方、プロセスガス中の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）濃度が４ｍｏｌ％より高いと、気相中でアルミナ微粉が発生して、一次元アルミナナノ構造体にアルミナ微粉が混入する等の問題がある。
プロセスガス中の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）濃度は、０．０５〜３ｍｏｌ％であることがより好ましく、０．１〜２ｍｏｌ％であることがさらに好ましい。

【0027】

ＣＶＤ法の実施時において、プロセスガス中の水分量が高くなると、気相中でアルミナ微粉が発生して、一次元アルミナナノ構造体にアルミナ微粉が混入する、また一次元アルミナ構造体の形成速度が遅くなる等の問題がある。
このため、プロセスガス中の水分量は、２ｍｏｌ％以下であることが好ましく、１ｍｏｌ％以下であることがより好ましく、実質的にゼロであることが最も好ましい。

【0028】

なお、プロセスガスとしての、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）、および、炭素数４以下のアルコール類は、気化器またはバブリングなどの気化手法により気化できる。塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）については、加熱した金属アルミニウムに、塩素または塩化水素ガスを吹き付けることにより直接形成することも可能である。気化したガスは、窒素などの希ガスで希釈して供給される。
プロセスガスとしての、塩化アルミニウム、および、炭素数４以下のアルコール類は、プレミックス方式の原料ガス供給手段を使用して、予め混合した状態でガラス基板上に供給してもよいし、両者を別々の配管で移送し、ポストミックス方式の原料ガス供給手段を使用して、ガラス基板上で混合させてもよい。

【0029】

本発明において、ＣＶＤ法実施時の雰囲気圧力は特に限定されない。したがって、常圧雰囲気下でＣＶＤ法を実施してもよいし、圧力１０００Ｐａ以下の減圧雰囲気下でＣＶＤ法を実施してもよい。減圧雰囲気下でＣＶＤ法を実施した場合、気相中でのアルミナ微粉の発生が防止されるという利点がある。但し、常圧雰囲気下でＣＶＤ法を実施すること、すなわち、常圧ＣＶＤ法であること、がコスト面から好ましい。

【0030】

本発明により形成される一次元アルミナナノ構造体は、外観形状が柱状またはチューブ状であり、長さがμｍオーダーで、幅がｎｍオーダーである。柱状またはチューブ状をなす外観は、その平面形状が円形や楕円形状のように角を持たないものであってもよく、三角形、四角形、および、その他の多角形のように角を有するものであってもよい。
一次元アルミナナノ構造体の幅は５０〜３００ｎｍであることが好ましい。幅が５０ｎｍより小さいと、一次元アルミナナノ構造体が安定に成長できないためであり、３００ｎｍを超えると一次元アルミナナノ構造体の特徴である比表面積を増やす効果が十分でないためである。幅については１００ｎｍ程度であることが特に好ましい。一次元アルミナナノ構造体の長さは１μｍ以上であることが好ましい。
一次元アルミナナノ構造体の幅や長さは、ＣＶＤ法の実施条件、具体的には、ＣＶＤ法の実施時間、プロセスガス中の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）濃度、基板温度等により調節することができる。たとえば、ＣＶＤ法の実施時間を長くする、プロセスガス中の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）濃度を高くする、基板温度を高くする等の条件の調節により、一次元アルミナナノ構造体の長さが増加する。

【0031】

本発明により形成される一次元アルミナナノ構造体は、図１（ｆ）に示したように、基体１０であるガラス基板の表面に対し鉛直方向に成長するため、表面積が大きくなり、触媒用途などには特に好ましい。
また、本発明により形成された一次元アルミナナノ構造体は、へらなどで剥離することにより、基体１０であるガラス基板から分離して使用することも可能である。

【実施例】

【0032】

以下に、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。ここで例１、２、４〜８が実施例であり、例３は比較例である。

【0033】

（例１）
搬送型常圧ＣＶＤ装置を用いて、ソーダライムガラス基板上に一次元アルミナナノ構造体を形成した。使用したソーダライムガラス基板のＮａ含有量は、酸化物基準の質量％表記で１３％である。
塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）を入れたステンレス容器を１５０℃に加熱し、昇華によって気化した塩化アルミニウムガスを乾燥窒素ガスで希釈して搬送した。同様に、炭素数４以下のアルコール類として、エタノールを入れたステンレス容器を２５℃で窒素によりバブリングすることによりエタノールガスを搬送した。搬送した塩化アルミニウム、エタノールは、プロセスガスとして、搬送型常圧ＣＶＤ装置内に設置された原料ガス供給手段により、基板温度を６００℃に保持したガラス基板上に供給して、一次元アルミナナノ構造体を形成した。プロセスガス中のＡｌＣｌ₃濃度、アルコール類濃度、および、ＡｌＣｌ₃に対するアルコール類の濃度比（アルコール類／ＡｌＣｌ₃）は下記表に示した通り。
このとき、ガラス基板は０．５ｍ／ｍｉｎの速度で搬送することにより、ガラス面内に均一に一次元アルミナナノ構造体を形成した。なお、プロセスガス中の水分量は実質的にゼロであった。
ＣＶＤ法実施後のガラス基板表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。図２（ａ）は基板表面のＳＥＭ写真であり、基板表面に一次元ナノ構造体を形成されていることが示されている。また、ＳＥＭに付属するエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）により組成分析を行いナノ構造体の組成がアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）であることを確認した。

【0034】

（例２，３）
プロセスガス中のＡｌＣｌ₃濃度、アルコール類濃度、ＡｌＣｌ₃に対するアルコール類の濃度比（アルコール類／ＡｌＣｌ₃）、および、基板温度を下記表に示した条件として、一次元アルミナナノ構造体の形成を試みた。なお、例２では、炭素数４以下のアルコール類として、エタノールの代わりに、ＩＰＡをそれぞれ使用した。また、例３では、炭素数４以下のアルコール類の代わりに水蒸気（Ｈ₂Ｏ）を供給した。例３については、下記表中のアルコール濃度、アルコール／ＡｌＣｌ₃の欄の記載は、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）濃度、および、ＡｌＣｌ₃に対する水蒸気（Ｈ₂Ｏ）の濃度比である。例２，３において、プロセスガス中の水分量は実質的にゼロであった。

【表1】

図２（ｂ），（ｃ）は、例２，３の基板表面のＳＥＭ写真である。図２（ｂ）では、基板表面に一次元アルミナナノ構造体を形成されていることが示されている。一方、炭素数４以下のアルコール類の代わりに水蒸気（Ｈ₂Ｏ）を供給した例３では、図２（ｃ）に示すように、一次元アルミナナノ構造体を形成できなかった。なお、図２（ｃ）に示されている塊状の物質は、プロセスガス中の塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）が、気相中で水蒸気（Ｈ₂Ｏ）と反応（下記式）することで生じたＨＣｌからのＣｌイオン（Ｃｌ^-）と、ガラス基板表面に析出したＮａイオン（Ｎａ⁺）と、から生じたＮａＣｌである。
ＡｌＣｌ₃ ＋ １．５Ｈ₂Ｏ → ０．５Ａｌ₂Ｏ₃ ＋ ３ＨＣｌ
なお、上記の反応は気相中で起こるため、アルミナ微粉の発生となり、一次元アルミナナノ構造体を形成できない。

【0035】

（例４〜６）
例４〜６では、炭素数４以下のアルコール類としてＩＰＡを使用し、基板温度を変えて、一次元アルミナナノ構造体を形成した。プロセスガス中のＡｌＣｌ₃濃度、アルコール類濃度、ＡｌＣｌ₃に対するアルコール類の濃度比（アルコール類／ＡｌＣｌ₃）、および、基板温度は下記表に示した条件とした。例４〜６において、プロセスガス中の水分量は実質的にゼロであった。

【表2】

図３（ａ）〜（ｃ）は、例４〜６の基板表面のＳＥＭ写真である。図３（ａ）〜（ｃ）では、基板表面に一次元アルミナナノ構造体を形成されており、基板温度が高いほどナノ構造体の成長が促進されている。

【0036】

（例７，８）
例７，８では、炭素数４以下のアルコール類としてエタノールを使用し、プロセスガスへの水分（Ｈ₂Ｏ）の添加による、一次元アルミナナノ構造体の形成への影響を評価した。例７はプロセスガスにＨ₂Ｏを添加しなかった例であり、例８はプロセスガスにＨ₂Ｏを添加した例である。プロセスガス中のＡｌＣｌ₃濃度、アルコール類濃度、ＡｌＣｌ₃に対するアルコール類の濃度比（アルコール類／ＡｌＣｌ₃）、プロセスガス中の水分量、および、基板温度は下記表に示した条件とした。

【表3】

図４（ａ），（ｂ）は、例７，８の基板表面のＳＥＭ写真である。図４（ａ），（ｂ）では、基板表面に一次元アルミナナノ構造体を形成されており、プロセスガスへの水分（Ｈ₂Ｏ）の添加により、ナノ構造体の密度を上げることが可能であり、より表面積を増やす用途においては微量の水分添加を行うことが有効であることが示されている。

【符号の説明】

【0037】

１０：ガラス基板
２０：Ｎａ
３０：Ｃｌ
４０：ＮａＣｌ
５０：混合溶融塩（ＮａＣｌ＋ＡｌＣｌ₃）
６０：アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】