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2007 Fiscal Year Annual Research Report

カーボンナノチューブ配線へ向けたイオン注入による金属電極上への触媒微粒子形成

Research Project

Project/Area Number 19860068
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

岩崎 孝之  Waseda University, 理工学術院, 助手 (80454031)

Keywordsナノ材料 / 電気電子材料 / カーボンナノチューブ / イオン注入 / LSI配腺 / 微粒子形成
Research Abstract

<研究目的>
カーボンナノチューブはグラフェンシートより構成されるため、電気伝導性・熱伝導性にも秀でている。多層カーボンナノチューブは、銅に比べて2桁以上大きな電流密度を得ることが可能であり、LSl多層配線技術において、特に層間配線材料として期待されている。本研究は、ビア構造へのカーポンナノチューブ埋め込みの基礎となるイオン注入による触媒形成およびカーボンナノチューブ成長を目的とする。
<研究方法>
イオン注入は集束イオンビーム装置により行った。本装置には質量分離器が付属しているため、合金(Ni-P-Pt)からカーボンナノチューブ成長の触媒となるNiイオンのみを分離し注入した。基板として、SiO2膜およびAl膜を使用した。また、AlとNiの合金化を防ぐためにAl膜上にSiO2膜をバリアとして堆積した構造も用いた。この構造の場合、イオン注入後にSiO2をフッ酸により除去した。カーボンナノチューブは先端放電型リモートプラズマCVD装置により水素・メタン混合ガスを分解することによって合成した。
<研究成果>
条件の最適化によりSiO2膜に打ち込んだNi触媒から垂直配向カーボンナノチューブが得られた。配線応用には金属上での触媒形成が必須であるが、Al膜に注入した触媒からはカーポンナノチューブが得られなかった。これは、注入されたNiイオンとAlが衝突によって合金化してしまったためだと考えられる。これに対して、SiO2/Al構造に注入したNi触媒からはカーボンナノチューブが得られた。SiO2との衝突によりNiイオンがエネルギーを失い、合金化することなくAl膜上に堆積できたためである。さらにSiO2の膜厚を調節することによって、従来の1/10程度のイオン注入量でカーボンナノチューブの合成に成功した。

  • Research Products

    (17 results)

All 2008 2007

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] Mechanism Analysis of lnterrupted Growth of Single-Walled Carbon Nanotube Arrays2008

    • Author(s)
      T.Iwasaki, J.Robertson, H.Kawarada
    • Journal Title

      Nano Letters 8

      Pages: 886-890

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly Selective Growth of Vertically Aligned Double-Walled Carbon Nanotubes by a Controlled Heating Method and Their Electric Double-Layer Capacitor Properties2008

    • Author(s)
      T.Iwasaki, T.Maki, T.Asari, H.Kawarada, et. al.
    • Journal Title

      phys.stat.sol.(RRL) 2

      Pages: 53-55

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low Temperature Grown Carbon Nanotube lnterconnects Using lnner Shells by Chemical Mechanical Polishing2007

    • Author(s)
      D.Yokoyama, T.Iwasaki, Y.Awano, H.Kawarada, et. al.
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 91

      Pages: 263101-1-263101-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Growth of Dense Single-walled Carbonl Nanotubes in Nano-sized Silicon Dioxide Holes for Future Microelectronics2007

    • Author(s)
      T.Iwasaki, R.Morikane, T.Edura, H.Kawarada, et. al.
    • Journal Title

      Carbon 45

      Pages: 2351-2355

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 集束イオンビームにより打ち込まれたNi触媒からのCNT成長2007

    • Author(s)
      中山智, 森金亮太, 岩崎孝之, 小出敬, 中山英樹, 品田賢宏, 大泊巌, 川原田洋
    • Organizer
      第21回ダイヤモンドシンポジウム
    • Place of Presentation
      長岡技術科学大学
    • Year and Date
      20071100
  • [Presentation] Cutting of Layered Single-Walled Carbon Nanotubes: lnvestigation of lnterface Structure and Fabrication of Short Single-walled Carbon Nanotube Arrays2007

    • Author(s)
      T.Iwasaki, H.Kawarada
    • Organizer
      2007 MRS Fall Meeting
    • Place of Presentation
      Boston,USA
    • Year and Date
      20071100
  • [Presentation] Growth of Half-Centimeter Long Single-and Double-Walled Carbon Nanotubes by Radical CVD2007

    • Author(s)
      T.Iwasaki, T.Maki, H.Kawarada
    • Organizer
      Fifth International Symposium on Control of Semiconductor Interfaces
    • Place of Presentation
      Tokyo,Japan
    • Year and Date
      20071100
  • [Presentation] 長寿命触媒微粒子による長尺カーボンナノチューブ成長2007

    • Author(s)
      加藤 良吾, 岩崎 孝之, 真木 翼, 横山 大輔, 川原田 洋
    • Organizer
      第21回ダイヤモンドシンポジウム
    • Place of Presentation
      長岡技術科学大学
    • Year and Date
      20071100
  • [Presentation] 配線応用に向けた低温成長CNTビアの電気特性評価2007

    • Author(s)
      石丸 研太郎, 横山 大輔, 岩崎 孝之, 川原田 洋, 他
    • Organizer
      第21回ダイヤモンドシンポジウム
    • Place of Presentation
      長岡技術科学大学
    • Year and Date
      20071100
  • [Presentation] Vertically Aligned Carbon Nanotubes from Ni Catalysts Implanted by Focused-Ion-Beam2007

    • Author(s)
      T.Iwasaki, T.Koide, I. Ohdomari, H.Kawarada, et. al.
    • Organizer
      18th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, and Nitrides
    • Place of Presentation
      Berlin,Germany
    • Year and Date
      20070900
  • [Presentation] The effect of Al layer on Fe catalyst for Carbon Nanotube Synthesis2007

    • Author(s)
      T.Maki, T.Iwasaki, R.Morikane, D.Yokoyama, H.Kawarada
    • Organizer
      18th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, and Nitrides
    • Place of Presentation
      Berlin,Germany
    • Year and Date
      20070900
  • [Presentation] Electrical properties of vertically-aligned carbon nanotubes grown in via-holes at low temperatures for future interconnects2007

    • Author(s)
      D.Yokoyama, T.Iwasaki, Y.Awano, H.Kawarada, et. al.
    • Organizer
      18th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, and Nitrides
    • Place of Presentation
      Berlin,Germany
    • Year and Date
      20070900
  • [Presentation] Electrical properties of carbon nanotubes grown at a low temperature by radical chemical vapor deposition for future LSI interconnects2007

    • Author(s)
      D.Yokoyama, K.Ishimaru, T.Iwasaki, H.Kawarada, et. al.
    • Organizer
      2007 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • Place of Presentation
      Ibaraki,Japan
    • Year and Date
      20070900
  • [Presentation] 集束イオンビームによる打ち込みNi触媒からのCNT成長(II)2007

    • Author(s)
      森金 亮太, 岩崎 孝之, 大泊 巌, 川原 田洋, 他
    • Organizer
      2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学
    • Year and Date
      20070900
  • [Presentation] 化学機械研磨により平坦化したCNTビアの電気特性評価2007

    • Author(s)
      石丸 研太郎, 横山 大輔, 岩崎 孝之, 川原 田洋, 他
    • Organizer
      2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道工業大学
    • Year and Date
      20070900
  • [Presentation] Low Temperature Radical Chemical Vapor Deposition of Vertically Aligned CNTs usine Size-classified Co Particles for LSI Multi-layer Interconnects2007

    • Author(s)
      T.Iwasaki, D.Yokoyama, Y.Awano, H.Kawarada, et. al.
    • Organizer
      1st International Conference on New Diamond and Nano Carbons
    • Place of Presentation
      Osaka,Japan
    • Year and Date
      20070500
  • [Presentation] Synthesis of Carbon Nanotubes from Focused lon Beam Implanted Ni Catalysts2007

    • Author(s)
      T.Iwasaki, T.Koide, I. Ohdomari, H.Kawarada, et. al.
    • Organizer
      1st International Conference on New Diamond and Nano Carbons
    • Place of Presentation
      Osaka,Japan
    • Year and Date
      20070500

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Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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