2007 Fiscal Year Annual Research Report
新規ナノプローブ計測法によるカーボンナノチューブの電気・力学物性評価
| Project Area | Carbon nanotube nanoelectronics |
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| Project/Area Number |
19054010
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山田 啓文 Kyoto University, 工学研究科, 准教授 (40283626)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 圭 京都大学, 産官学連携センター, 助教 (40335211)
石田 謙司 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20303860)
佐藤 宣夫 京都大学, 工学研究科, 助教 (70397602)
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 原子間力顕微鏡(AFM) / 周波数変調(FM)検出法 / ケルビンプローブAFM / 表面電位 / AFMポテンショメトリー / 点接触AFM / 高分解能マルチプローブ技術 |
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| Research Abstract |
本研究では先ず、2つの電極(ギャップ長300nm以下)にCNTを接続したデバイスを作製し、新規に開発した各点AFMポテンショメトリー(Point-by-point AFMP)を用いて、電極間にバイアス電圧を加えた状態でのCNTの表面電位を測定した。本研究で開発したAFMPは、各測定点ごとに、タッピングモードでの試料形状測定とコンタクトモードでの試料表面電位の測定を行ない、非破壊での試料電位測定が可能であるという特徴を有している。この方法によって、CNT上の局所電位を高精度に測定することに成功し、CNTの電気伝導を定量的に議論することが可能となった。次に、点接触(Point-contact)AFM(PC-AFM)を用いて、CNTの電気-力学応答計測を行った。開発したPC-AFMは、先のAFMPと類似の方法であるが、異なる点は、探針を試料に接触させた時の接触応力を増加させながら、固定バイアス電圧を加えた状態のCNTの電流変化を測定する点である。PC-AFM測定の結果、ある値以上の力がCNTに加わると急激にCNTが変形するとともに、大きくコンダクタンスが変化することが明らかになった。さらに、異なる領域の像を同時に取得できるマルチプローブAFM(MP-AFM)の開発を行った。開発したMP-AFMは、2プローブ同時FM-AFM観察が可能で、探針間隔300nmでの安定した同時イメージングに成功した。また、一方のプローブを試料に接触させて電圧を加え、他方のプローブでケルビンプローブ原子間力顕微鏡(FM-KFM)測定が可能なこと示した。これによって、電気的に絶縁した孤立CNTに対しても各種電気測定が可能であることが示された。
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