多層カーボンナノチューブ中での多様で構造制御されたナノp-n接合の構築

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16651055
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 京谷 隆 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90153238)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 折笠 広典 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (90375163)
• Keywords: カーボンナノチューブ / アルミニウム陽極酸化皮膜 / ヘテロ原子 / ドーピング

Research Abstract

アルミニウム陽極酸化皮膜の直線状ナノ細孔に炭化水素ガスのCVDによりカーボンを均一に堆積させた後に、陽極酸化皮膜を酸処理にて溶解除去すれば、サイズの揃った開口構造の多層CNTを合成できる。さらに,異なる原料を逐次的にCVDすることにより、外側と内側で組成の異なる二重構造など特異な構造のナノチューブの合成が可能である
そこで,次のような方法で同心円状の二重構造ナノチューブの合成をまず行った。硫酸浴中にてアルミニウム板の陽極酸化を行う。生成したアルミニウム陽極酸化皮膜には膜面に垂直に直線状のナノ細孔が無数に存在している。N元素を二重構造の外側あるいは内側だけにドーピングを行うため、CVD用原料ガスとしてプロピレンとアセトニトリルを使用した。これらの原料ガスを逐次的にCVDすることにより、外側あるいは内側がそれぞれ純炭素層あるいはNドープ炭素層の二重構造のナノチューブの合成を行った。XPSで合成したナノチューブのN元素の分布状態を調べたところ,純炭素層あるいはNドープ炭素層の二重構造になっていることが明らかとなった。さらに,N元素をドープすることでナノチューブの電気伝導度が向上することがわかった。今後はNドープ炭素層の電荷キャリアが電子であることを特定し,n型の半導体として作動していることを確認するつもりである。また,Nドープ炭素層にBドープ炭素層が二重構造になったナノチューブの合成方法はすでに他の研究種目で確立しているので,Bドープ炭素層がp型の半導体として作動するかどうかを調べる。