2004 Fiscal Year Annual Research Report
原子レベルの表面制御による超高輝度コヒーレント・カーボンナノチューブ電子源の開発
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15360019
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
齋藤 弥八 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90144203)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中原 仁 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20293649)
畑 浩一 三重大学, 工学部, 助教授 (30228465)
佐藤 英樹 三重大学, 工学部, 助手 (40324545)
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 電解放出 / 電子線干渉 / コヒーレンス / 電子源 / 酸化ルテニウム |
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| Research Abstract |
本年度は、円錐形に尖ったカーボンナノチューブ(CNT)からの電界放出、および無機クラスターを担持したCNTからの電界放出を電界放出顕微鏡法(FEM)及び電界イオン顕微鏡法(FIM)により調べ、CNTの先端形状と表面状態が電子放出に及ぼす効果に関して以下の成果を得た。
1.先端曲率半径の異なるCNTからの電界放出
d-CNT(densest CNT)と呼ばれる頂角19.2°の円錐形の多層CNT(MWCNT)からは、斑状パターンと五員環パターンの2種類のFEMパターンが観察される。d-CNTの先端曲率の分布の測定、2種類の干渉パターンの出現頻度、それぞれのパターンが現れる閾値電圧などを調べることにより、斑状パターンは先端曲率半径が2nm以下、五員環パターンは2nmを超える場合に得られることを明らかにし、種々のCNTからのFEMパターンの違いを統一的に解釈することを可能とした。この結果は、CNT内の電子の波長(フェルミ波長)と隣接する五員環の間の距離の大小関係により2種類のパターンに分かれることを示唆し、CNT内の電子はその直径を超える長さにわたって高いコヒーレンスを持っていることを示す。
2.RuO_2担持MWCNTからの電界放出
RuO_4溶液の滴下により、RuO_2クラスター(直径1-2nm)をMWCNTに担持し、その電子放出の増強効果を調べた。RuO_4溶液を適量滴下したMWCNT試料においてRuO_2クラスターからの電子放出に起因すると推測される安定した明るい輝点が観察され,閾値電圧の低下も認められた。この輝点は、普段観察される残留ガス分子の吸着とは違って、フラッシングを行っても変化することはなく、RuO_2クラスターがMWCNT表面に強固の保持されていることが示唆された。しかし,過剰なRuO_4溶液の滴下は、電子放出特性は逆に劣化させることが分かった。
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