2022 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental research on carbon nanotube metanetworks
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20K05093
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
古田 寛 高知工科大学, システム工学群, 教授 (10389207)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 誠 高知工科大学, 情報学群, 教授 (60232683)
中嶋 誠 大阪大学, レーザー科学研究所, 准教授 (40361662)
小林 弘和 高知工科大学, システム工学群, 准教授 (60622446)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / メタマテリアル / 導電率 / 単層カーボンナノチューブ / メタネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カーボンナノチューブ（CNT）を媒体とする人工神経模擬回路（CNTメタネットワーク）を作製し、光・電気信号入出力による学習・演算の検証を目標に研究を行った。
要素技術開発としてCNTフォレスト合成条件探索、内部構造と特性相関を解明した。垂直配向CNTフォレストの横方向（CNT配向と直交方向）コンダクタンスを評価し、5~25μm膜厚のCNTフォレストで上部ランダム配向CNTの横方向コンダクタンスが高いため、膜厚が低下すると上部ランダム配向層の相対体積比率が増加し導電率が上昇した。熱CVDの触媒微粒子凝集条件を探索し、3~3.5分へのアニール時間短縮で微粒子凝集を抑制、目標の短尺（1μm）均一高配向CNTフォレスト薄膜を得た。膜厚1μmの均一膜厚高配向CNTフォレスト薄膜は高抵抗で、CNT密度が高いほど横方向導電率が上昇、CNT間の電気的コンタクト数が増加したため横方向導電率が上昇したと結論した。光学人工神経模擬回路開発ではCNTフォレスト光学メタマテリアルを研究し、ポリスチレンビーズの自己組織化配列とドライエッチング技術による大面積フィッシュネット型メタマテリアルを論文報告した。
最終年度CNTフォレスト断面SEM画像を解析し、オートエンコーダによる特徴量抽出でバンドル化CNTの自動抽出に成功し学会報告した。人工神経模倣回路の目標モデルで想定するCNT間電気的コンタクトに期待される双安定記憶状態は、I-V特性ヒステリシスカーブ評価では間欠測定でコンダクタンス値上昇と復元を確認した。間欠スパッタ堆積により凝集抑制した小直径・高面密度触媒微粒子を用い、熱CVD合成により単層CNT膜の合成に成功した。熱CVD精密制御では球状触媒基板上CNT合成を論文報告した。熱CVD合成排気真空環境をQmass分析制御し、触媒微粒子のAFM評価から微量残存酸素による触媒凝集抑制効果を学会報告した。
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