カーボンナノチューブナノヒーターを用いた局所ホットフィラメントCVD

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15651057
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 秋田 成司 大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (60202529)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中山 喜萬 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (20128771)
• Keywords: カーボンナノチューブ / ナノマニピュレーション / ナノメカニクス / ナノファクトリー / ナノツール / ナノヒーター / 伝導機構 / ナノプロセッシング

Research Abstract

ナノチューブなどを電子デバイスとして用いるためには従来プロセスで構築された電子回路内にこれらをシームレスに組み込む必用がある.本研究では開口径が数100nmのノズル先端にナノチューブを取り付けこれをヒーターとして用いることで,局所的な原料ガス供給下での局所的なガス分解と基板加熱促進による極めて狭い領域に対する材料成長法を提案しその可能性を調べた。
1.ナノチューブヒーターを具備したガスノズルの開発
ナノチューブの取り付けは既存のナノファクトリー内で行った.ただし,ナノチューブ取り付け土台およびガス噴出ノズルは高温下で動作させるためCO_2レーザーを用いたプラー(新規に購入)により開口系が500nm以下の石英ノズルを製作し電極には白金を用いた.これにより,ナノチューブへの通電に伴う発熱によるノズルの変形・破損がなくなった.ヒーターとして動作する部分はナノチューブをループ状に取り付けヒーターとして動作することを確認した.
2.ノズル先端のナノチューブ構造体の強度測定
これらの構造を提案のような走査型プローブ顕微鏡の探針として動作させつつプロセスに用いるためにはその強度が重要である.本研究ではこのような観点で強度測定を行い一本のナノチューブに較べて3〜4倍強度が向上することを見いだした.
3.ナノチューブの到達温度と熱電子放出
通電時のナノチューブの分光特性を測定しナノチューブの到達温度を測定した.その結果,平均で2500Kであること,また可視領域に放射以外のスペクトルが現れそのピークがナノチューブの直径依存することを見いだした.また,発熱時には熱電子が放出されている.

Research Products

• [Publications] Y.Nakayama, S.Akita: "Nanoengineering of carbon nanotubes for nanotools"New Journal of Physics. Vol.5. 128.1-128.23 (2003)
• [Publications] S.Akita, Y.Nakayama: "Scanning probe microscope tip with carbon nanotube truss"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.43,No.7B(印刷中). (2004)
• [Publications] X.Cai, S.Akita, Y.Nakayama: "Current induced light emission from a multiwalled carbon nanotube"Thin Solid Films. (印刷中). (2004)