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2010 Fiscal Year Annual Research Report

カーボンナノチューブフィールドエミッションデバイスの研究と開発

Planned Research

Project AreaCarbon nanotube nanoelectronics
Project/Area Number 19054007
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

齋藤 弥八  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90144203)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中原 仁  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20293649)
安坂 幸師  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50361316)
佐藤 英樹  三重大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40324545)
Keywordsカーボンナノチューブ / 電界放出 / 電子源 / 電界放出顕微鏡 / 金属コーティング / コンタクト抵抗 / ピラーアレイ / 電子放出サイト
Research Abstract

カーボンナノチューブ(CNT)電子エミッタの高性能化と電子線機器への応用を目指し,以下の成果を得た。
1.CNT表面への金属蒸着が電子放出特性に及ぼす効果
CNTとの界面にオーミック接合が期待されるパラジウム(Pd)を平均膜厚で0.3nmから3.0nmの範囲でCNTに被覆し,電界放出顕微鏡(FEM)法により電流-電圧特性とFEM像を測定した。その結果,電子放出の閾値電圧が膜厚とともに単調に上昇する場合と,ある蒸着量(平均膜厚が約1.5nm)で低下する場合が観察された。前者は,CNTより仕事関数の高いPdがCNTの電子放出部分を一様に覆うように付着したためと考えられる。後者では,PdがCNTの五員環の曲率半径よりも小さい粒子として付着し、そこからの電子放出が加わったためと推測される。
2.CNTと金属電極とのコンタクトの構造と電気抵抗
閉管CNTの先端を金(Au)電極表面に接触させ,電流を流すことによる接触部の構造と抵抗変化を透過電子顕微鏡その場観察法により測定した。電流密度で2.6×10^8A/cm^2の電流を流すと,Au表面が隆起し,CNT先端がAu内部に数nm挿入され,接触抵抗が89kΩから45kΩに減少した。この抵抗の減少はCNTとAuの接触面積の増加に起因する。
3.面状CNTエミッタの作製と電子放出特性
鉄触媒をシリコン基板上に正方格子にパターン形成し,アセチレン熱分解法によりCNTのピラーアレイを作製した。ピッチ63μmから80μm,ピラー高さ22μmから80μmの範囲で電流-電圧特性を測定したが,電子放出特性に大きな変化はなかった。電子放出サイトの面内分布についても,ピラーアレイ寸法に対する依存性は小さく,いずれも不均一な分布であった。これらの結果は,CNTピラーアレイのサイズ制御による電界遮蔽の軽減効果は小さく,電界放出特性の改善のためには個々のピラー単位でCNTの形態制御が必要であることを示している。

  • Research Products

    (22 results)

All 2011 2010 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (13 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Modification of interface structure and contact resistance between a carbon nanotube and gold electrode by local melting2011

    • Author(s)
      K.Asaka, M.Karita, Y.Saito
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 257 Pages: 2850-2853

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Isolated High-Purity Platinum Nanowire Growth via Field Emission from a Multi-Walled Carbon Nanotube2011

    • Author(s)
      Z.Yang, M.Nakajima, Y.Saito, Y.Ode, T.Fukuda
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 4 Pages: 035001(3)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ニューダイヤモンド,ニューカーボンと電子放出の未来2011

    • Author(s)
      西林良樹, 齋藤弥八, 山田貴壽, 大岡昌洋, 西村一仁, 木村千春
    • Journal Title

      ニューダイヤモンド

      Volume: 27 Pages: 42-51

  • [Journal Article] Electric and Mass Transport of a Carbon Nanotube Encapsulating a Copper Nano-rod Studied by in-situ Transmission Electron Microscopy2010

    • Author(s)
      F.Kimura, K.Asaka, H.Nakahara, F.Kokai, Y.Saito
    • Journal Title

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      Volume: 10 Pages: 3907-3909

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of surface roughness on field emission of electrons from carbon nanotube films2010

    • Author(s)
      H.Liu, Y.Saito
    • Journal Title

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology

      Volume: 10 Pages: 3983-3987

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Field Emission Microscopy of Al-Deposited Carbon Nanotubes : Emission Stability Improvement and Image of an Al Atom-Cluster2010

    • Author(s)
      Y.Saito, T.Matsukawa, K.Asaka, H.Nakahara
    • Journal Title

      Journal of Vacuum Science and Technology B

      Volume: 28(2) Pages: C2A5-C2A8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Field Emission Studies on Methane- and Ethane-Adsorbed Carbon Nanotubes2010

    • Author(s)
      H.Nakahara, T.Yamashita, Y.Saito
    • Journal Title

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      Volume: 8 Pages: 1-4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] TEMその場観察法によるカーボンナノチューブ/金属接合の電気特性の研究2011

    • Author(s)
      名大院工, 苅田基志、安坂幸師、中原仁、齋藤弥八
    • Organizer
      第58回応用物理学会関係連合講演会
    • Place of Presentation
      要旨集
    • Year and Date
      2011-03-09
  • [Presentation] カーボンナノチューブピラーアレイの電界放出特性2011

    • Author(s)
      三重大院工、名大院工, 青木一夫、渡辺将章、佐藤英樹、齋藤弥八
    • Organizer
      第58回応用物理学会関係連合講演会
    • Place of Presentation
      (要旨集)
    • Year and Date
      2011-03-09
  • [Presentation] 多層グラフェンからの電界放出の電界放出顕微鏡による研究2011

    • Author(s)
      名大院工, 中久保一也、安坂幸師、中原仁、齋藤弥八
    • Organizer
      第58回応用物理学会関係連合講演会
    • Place of Presentation
      (要旨集)
    • Year and Date
      2011-03-09
  • [Presentation] In-situ Transmission Electron Microscopy of Structural Change of the Contact between a Carbon Nanotube and Gold by Local Joule Heating2010

    • Author(s)
      M.Karita, K.Asaka, H.Nakahara, Y.Saito
    • Organizer
      MHS2010 & Micro-Nano Global COE
    • Place of Presentation
      Noyori Conference Hall, Nagoya University
    • Year and Date
      2010-11-10
  • [Presentation] Field Emission Microscopy of Metal-Deposited Nanotubes : Effect on Field Emission Characteristics and Atomic Image of Metal Clusters2010

    • Author(s)
      Yahachi Saito
    • Organizer
      A3 Symposium on Emerging Materials
    • Place of Presentation
      Jeonju, Korea
    • Year and Date
      2010-11-09
  • [Presentation] カーボンナノチューブ表面におけるアモルファスカーボンのグラファイト化その場透過電子顕微鏡観察2010

    • Author(s)
      名大院工, 安坂幸師、苅田基志、齋藤弥八
    • Organizer
      第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大学
    • Year and Date
      2010-09-15
  • [Presentation] 電界放出走査電子顕微鏡用カーボンナノチューブ電子源の開発2010

    • Author(s)
      名大院工, 中原仁、市川俊介、落合知弥、齋藤弥八
    • Organizer
      第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大学
    • Year and Date
      2010-09-15
  • [Presentation] 熱処理したフラーレンナノウィスカーの構造と電界放出特性2010

    • Author(s)
      安坂幸師、中山忠親、宮澤薫一、齋藤弥八
    • Organizer
      第39回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2010-09-05
  • [Presentation] タングステンチップ上の多層グラフェンからの電子の電界放出2010

    • Author(s)
      中久保一也、安坂幸師、中原仁、齋藤弥八
    • Organizer
      第39回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2010-09-05
  • [Presentation] ジュール加熱によるカーボンナノチューブと金の接合その場TEM観察2010

    • Author(s)
      苅田基志、安坂幸師、齋藤弥八
    • Organizer
      ナノ学会第8回大会
    • Place of Presentation
      自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2010-05-14
  • [Presentation] カーボンナノチューブの接合過程その場透過電子顕微鏡観察2010

    • Author(s)
      安坂幸師、苅田基志、齋藤弥八
    • Organizer
      ナノ学会第8回大会
    • Place of Presentation
      自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2010-05-14
  • [Presentation] 電界放出時におけるカーボンナノチューブ表面上の金ナノ粒子の挙動2010

    • Author(s)
      浅井智仁、安坂幸師、中原仁、齋藤弥八
    • Organizer
      ナノ学会第8回大会
    • Place of Presentation
      自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2010-05-13
  • [Presentation] 高エネルギー分解能EELS測定によるCNT励起子効果の研究2010

    • Author(s)
      東北大多元研、名大工、佐藤庸平、寺内正巳、齋藤弥八
    • Organizer
      日本物理学会第65回年次大会
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス
    • Year and Date
      2010-03-20
  • [Book] Carbon Nanotube and Related Field Emitters : Fundamentals and Applications2010

    • Author(s)
      Yahachi Saito
    • Total Pages
      479
    • Publisher
      Wiley-VCH, Weinheim
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.surf.nuqe.nagoya-u.ac.jp/

URL: 

Published: 2012-07-19  

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