2009 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)
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 / 密度勾配遠心分離 / 誘電泳動 / 3次元フォースマップ / 表面電位計測 / AFMポテンショメトリー / 走査ゲート顕微鏡 / 高分解能マルチプローブ技術 |
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| Research Abstract |
CNTデバイスの局所電子状態を評価するために、AFMと走査トンネル顕微鏡(STM)とを組み合わせた測定系を開発した。新規設計した低容量型カンチレバーホルダーにI-Vコンバータを組み込み、配線等の寄生容量の影響を抑えることで、AFM測定用のカンチレバーにより、低電流STM測定が可能なことを確認した。また、AFM/STM評価用試料として、カイラリティ制御されたCNTチャネルをもつデバイス試料を作製した。密度勾配遠心分離法により(6,5)SWNTを多く含む溶液を抽出し、誘電泳動法によって対向電極間(ギャップ長300nm)に1本～少数の半導体SWNTのみを高確率に配置することに成功した。一方、各点でバイアスを掃引し、任意のタイミングでゲート応答電流像を再構成するストロボ各点走査ゲート顕微鏡を開発し、連続的にゲートバイアスを変化させた時の局所ゲート応答を、CNTの欠陥および電極端に存在するショットキー障壁において測定した。この手法は、通常の走査トンネル分光(STS)では行えない絶縁体基板上のSTS測定にも適用できる。さらに、KFMの空間分解能向上を目的に、昨年度に構築した3次元フォースマップ制御系により、試料上空の任意の空間点において探針に働く静電的相互作用力の試料バイアス依存性測定から静電的背景力を評価した。
他グループとの共同研究の一環として、各種AFM評価だけでなく、透過電子顕微鏡構造解析や光学的評価など多角的評価を可能とする、同一のCNT試料を作製するために、対向電極の中央部に開口部を有するシリコンチップを試作した。
一方、異なる領域に2本以上のAFMプローブをCNTにアクセスできるマルチプローブAFM (MP-AFM)の装置開発も行っているが、本年度は垂直入射光てこ方式の装置を新規に開発し、真空中での2プローブ電気測定が可能なことを確認した。
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