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カーボンナノチューブの配向制御成長技術の開発とナノサイズ電子源への応用

Research Project

Project/Area Number 07J54162
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electron device/Electronic equipment
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

松田 貴文  Shizuoka University, 創造科学技術大学院, 特別研究員DC1

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2008: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2007: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywordsカーボンナノチューブ / プラズマCVD / ディスプレイ / プラズマ表面処理 / 電界電子放出特性 / 触媒 / 電子源 / プラズマ合成
Research Abstract

本研究はフラットパネルディスプレイなどの冷陰極電子源の開発を目的として、電子ビームリソグラフィー装置を用い、基板上に空間制御されたカーボンナノチューブ(CNT)を成長させ、その電界放出特性を評価した。CNTを成長させる際に用いるNH_3/C_2H_2混合ガスの比と成長したCNTの形状と電界放出特性の関係を調査した。作製したサンプルを電界放射型顕微鏡(FE-SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)により観察した結果、C_2H_2比を10%から30%へと増加させるにつれ、その構造がチューブ状(15%以下)からコーン状(20%以上)へと変化する傾向が確認された。またCNTの長さは減少する傾向が確認された。これらの電界放出特性を比較すると、25%で成長したCNTでは、電子放出の生じる閾値電圧は240Vであるのに対し、15%で成長したCNTはで140Vとなり特性の向上を確認した。
また、CNTの電界放出特性はその先端構造に強く依存するため、そのCNTの形状との関係を調べるため、マイクロ波励起表面波プラズマ装置を用いてO_2プラズマをCNT電子源表面へ照射した。入射パワーを400Wとし、最大5分間のプラズマ照射を行った。電界放出特性を比較すると、2分照射したCNTでは閾値電圧は110V(0.88V/μm)、5分照射したCNTでは260V(2.1V/μm)となった。また、これらをTEMにより構造解析を行った結果、先端触媒が除去されており、その部分で局所的な電界集中効果が高まったことが電界放出特性の向上につながったと考えられる。このようにして、研究目的で掲げた1.0V/μm以下を達成できた。

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2009 2008 2007 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (17 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Field Emission Characteristics of Nano-sized Dot Array Carbon Nanotube Emitters Fabricated by Direct-current Plasma Chemical Vapor Deposition2009

    • Author(s)
      T. Matsuda, J. Sato, T. Ishikawa, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Journal Title

      Diamond and Related Materials 18

      Pages: 548-552

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      2008 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Synthesis of vertically aliened carbon nanotubes on submicron-sized dot-catalyst array using plasma CVD method2008

    • Author(s)
      T. Matsuda, M. Mesko, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Journal Title

      Diamond and Related Materials 772-775

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Characteristics of 100 nm-Dot Array of Vertically Aligned Carbon Nanotube Field Emitters Fabricated by DC Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition

    • Author(s)
      T. Matsuda, J. Sato, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Journal Title

      Journal of Plasma and Fusion Research Series (印刷中)

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Role of Negative Electric Field Biasing on Growth of Vertically Aligned Carbon Nanotubes Using Chemical Vapor Deposition

    • Author(s)
      Takafumi MATSUDA, Marcel MESKO, Tomokazu ISHIKAWA, Jun SATO, Akihisa OGINO, Masaaki NAGATSU
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics (印刷中)

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  • [Presentation] 垂直配向カーボンナノチューブのZnOコーティングと電界放出特性2009

    • Author(s)
      松田貴文, 佐藤淳, 荻野明久, 永津雅章
    • Organizer
      第56回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Year and Date
      2009-03-31
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  • [Presentation] ナノ微粒子を堆積したカーボンナノチューブ電子源の交流電圧駆動電界放出特性2009

    • Author(s)
      松田貴文, 佐藤淳, 荻野明久, 永津雅章
    • Organizer
      プラズマ科学シンポジウム2009/第26回プラズマプロセシング研究会(PSS-2009/SPP-26)
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2009-02-02
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    • Author(s)
      T. Matsuda, J. Sato, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Organizer
      IUMRS-ICA 2008
    • Place of Presentation
      Nagoya, Japan
    • Year and Date
      2008-12-11
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      T. Matsuda, J. Sato, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Organizer
      Inter-Academia 2008
    • Place of Presentation
      Pecs, Hungary
    • Year and Date
      2008-09-15
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  • [Presentation] Characteristics of 100 nm-Dot Array of Vertically Aligned Carbon Nanotube Field Emitters Fabricated by DC Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition2008

    • Author(s)
      T. Matsuda, J. Sato, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Organizer
      International Congress on Plasma Physics 2008 (ICPP 2008)
    • Place of Presentation
      Fukuoka, Japan
    • Year and Date
      2008-09-08
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  • [Presentation] ナノサイズ垂直配向カーボンナノチューブ電界放出特性におけるプラズマ処理の効果2008

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      松田貴文, 佐藤淳, 荻野明久, 永津雅章
    • Organizer
      第69回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      中部大学
    • Year and Date
      2008-09-02
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  • [Presentation] Field Emission Characteristics of Nano-sized Dot Array Carbon Nanotube Emitters Fabricated by Direct-current Plasma Chemical Vapor Deposition2008

    • Author(s)
      T. Matsuda, T. Ishikawa, J. Sato, M. Mesko, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Organizer
      New Diamond and Nano Carbons 2008
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2008-05-28
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  • [Presentation] ナノサイズカーボンナノチューブ電子源の電界放出特性とプラズマ照射の効果2008

    • Author(s)
      松田貴文, 佐藤淳, 荻野明久, 永津雅章
    • Organizer
      電気学会プラズマ研究会
    • Place of Presentation
      名古屋工業大学
    • Year and Date
      2008-05-23
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  • [Presentation] 100nmドット配列垂直配向カーボンナノチューブアレイの電界電子放出特性2008

    • Author(s)
      松田 貴文、佐藤 淳、石川 智一、荻野 明久、永津 雅章
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      日本大学船橋キャンパス(船橋)
    • Year and Date
      2008-03-30
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Growth and Performance of Vertically Aligned Carbon Nanotubes on 100nm-Catalyst Dot Arrav Using Plasma CVD2008

    • Author(s)
      T. Matsuda, J. Sato, T. Ishikawa, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Organizer
      The 1st International Conference on PLAsma-Nano Technology&Science
    • Place of Presentation
      名古屋大学(名古屋)
    • Year and Date
      2008-03-14
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] プラズマCVDを用いた100nmlドット配列カーボンナノチューブ電子源の作製2008

    • Author(s)
      松田 貴文、石川 智一、佐藤 淳 荻野 明久、永津 雅章
    • Organizer
      第25回プラズマプロセシング研究会
    • Place of Presentation
      山口県教育会館(山口)
    • Year and Date
      2008-01-23
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 直流プラズマCVDを用いたカーボンナノチューブナノ電子源の作製と垂直配向メカニズム2007

    • Author(s)
      松田 貴文, 石川 智一, 佐藤 淳, Marcel Mesko, 荻野 明久, 永津 雅章
    • Organizer
      プラズマ・核融合学会第24回年会講演会
    • Place of Presentation
      イーグレ姫路(姫路)
    • Year and Date
      2007-11-27
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Optimization of Field Emission Performance of Vertically-aligned Carbon Nanotubes with Nano-sized Dot Arran Structure2007

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      T. Matsuda, M. Mesko, T. Ishikawa, J. Sato, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Organizer
      Inter-Academia 2007
    • Place of Presentation
      カリヤック(浜松)
    • Year and Date
      2007-09-27
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 電界バイアスCVD法を用いたカーボンナノチューブ配向成長のメカニズム2007

    • Author(s)
      松田 貴文, Mesko Marcel, 石川 智一, 佐藤 淳, 荻野 明久, 永津 雅章
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学(札幌)
    • Year and Date
      2007-09-05
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Field emission characteristics of vertically aligned carbon nanotubes grown on submicron-sized catalyst array using plasma CVD2007

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      T. Matsuda, M. Mesko, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Organizer
      The 18th International Symposium on Plasma Chemistry
    • Place of Presentation
      京都大学吉田キャンパス(京都)
    • Year and Date
      2007-08-30
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  • [Presentation] Fabrication of submicron-dot-arrayed carbon nanotube emitters using DC plasma enhanced chemical vapour deposition2007

    • Author(s)
      T. Matsuda, T. Ishikawa, M. Mesko, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Organizer
      XXVIII International Conference on Phenomena in Ionized Gases
    • Place of Presentation
      チェコ(プラハ)
    • Year and Date
      2007-07-16
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Synthesis of vertically aligned carbon nanotubes on submicron-sized dot catalyst array using plasma CVD method2007

    • Author(s)
      T. Matsuda, M. Mesko, A. Ogino, M. Nagatsu
    • Organizer
      New Diamond and Nano Carbons 2007
    • Place of Presentation
      千里ライフサイエンスセンター(大阪)
    • Year and Date
      2007-05-30
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      2007 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.eng.shizuoka.ac.jp/plasma/japan/lab/publication.html

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      2008 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.eng.shizuoka.ac.jp/plasma/japan/lab/publication.html

    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2024-03-26  

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