自己組織化によるカーボンナノチューブの全体配列制御技術の確立とナノデバイス応用

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14205010
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 尾浦 憲治郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60029288)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大門 秀明 大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 助手 (20324816) ; 本多 信一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90324821) ; 片山 光浩 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70185817)
• Keywords: CNT / 自己組織化プロセス / 触媒金属ナノクラスター / 熱CVD / 横配向 / 電極間架橋 / 電気伝導特性 / 固有抵抗

Research Abstract

本研究では、熱CVD(化学気相成長法)を用いた、カーボンナノチューブ(CNT)全体配列成長装置を開発し、CNTを基板に対し横方向に配向成長させることを試みた。CVD条件をパラメータとして実験を行うことにより、横配向成長条件を探索した。また、電気伝導特性評価のための技術を開発し、電極間架橋成長CNTを用いて、CNTの固有抵抗の測定を試みた。
表面処理を施した基板を用いて、成長温度、原料ガス圧、成長時間等のCVD条件を変化させて実験を行った結果、電極間架橋CNTの成長には、最適条件が存在するということを見出した。基板に表面処理を施さない場合、CNTは成長せず、表面処理を施した場合CNTが成長した。このことは、表面処理が触媒金属微粒子の自己組織的形成を促進させたために実現したものであり、自己組織的に形成された触媒金属微粒子を核としてCNTが成長すると考えられる。次に、電極間架橋CNTの室温における電気伝導特性を評価するために、顕微鏡、プローバー、電源、測定PCを組み合わせた評価システムを製作した。電極間架橋CNTについて、I-V測定を行った結果、オーミック特性が得られた。試料抵抗は、市販のCNTを電極間に分散させて作成した試料の抵抗よりも小さい値となった。このことは、自己組織化プロセスにより形成されたCNTでは電極との接触抵抗を分散させて形成した試料と比較して小さくすることができることを示唆している。

Research Products

• [Publications] K.Oura 他5名: "Ni-based Catalytic Growth of Vertically Aligned Multi-Walled Carbon Nanotubes by Dual-RF Plasma CVD Method and their Field Emission Properties"Physica B. 323. 299-302 (2002)
• [Publications] M.Katayama 他9名: "Large Field Emission from Carbon Nanotubes Grown on Patterned Catalyst Thin Film by Thermal Chemical Vapor Deposition"Physica B. 323. 171-173 (2002)
• [Publications] K.Oura 他8名: "Method for Aligned Bamboo-like Carbon Nanotube Growth using RF Magnetron Sputtering"Jpn. J. Appl. Phys.. 42. 713-715 (2003)
• [Publications] M.Katayama 他6名: "Formation of Graphite Layers during Carbon Nanotubes Growth"Jpn. J. Appl. Phys.. 42. 579-581 (2003)
• [Publications] K.Oura 他9名: "High Aligned Carbon Nano tube Arrays Fabricated by Bias Sputtering"Appl. Surf. Sei. (印刷中). (2003)