Single-crystal nanoparticles of silicon, several tens of nanometres in diameter, may be suitable as building blocks for single-nanoparticle electronic devices. Previous studies of nanoparticles produced in low-pressure plasmas have demonstrated the synthesis of nanocrystals 2–10 nm diameter but larger particles were amorphous or polycrystalline. This work reports the use of a constricted, filamentary capacitively coupled low-pressure plasma to produce single-crystal silicon nanoparticles with diameters between 20 and 80 nm. Particles are highly oriented with predominantly cubic shape. The particle size distribution is rather monodisperse. Electron microscopy studies confirm that the nanoparticles are highly oriented diamond-cubic silicon.
直径が数十ナノメートルのシリコン単結晶ナノ粒子は、単一ナノ粒子電子デバイスの構成要素として有望である。低圧プラズマ中で生成されたナノ粒子に関するこれまでの研究では、直径2〜10 nmのナノ結晶の合成が実証されているが、より大きな粒子は非晶質または多結晶であった。本研究では、収縮したフィラメント状容量結合低圧プラズマを用いて、直径20〜80 nmのシリコン単結晶ナノ粒子の生成を報告する。粒子は高い配向性を有し、主として立方体形状を示す。粒径分布は比較的単分散である。電子顕微鏡による観察により、ナノ粒子が高い配向性を有するダイヤモンド立方晶シリコンであることが確認された。