ハイブリッドカーボンナノチューブの創製と量子ナノデバイス応用

• Project/Area Number: 04J07644
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Thin film/Surface and interfacial physical properties
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 生野 孝 大阪大学, 産業科学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: カーボンナノチューブ / ハイブリッド構造 / 量子ナノデバイス / 機能性材料 / 被膜 / センサー / 機能化 / サーモスタット / NEMS / バッシベーション / エッチング / 走査トンネル顕微鏡

Research Abstract

カーボンナノチューブ(CNT)は独特の物理的・化学的特性をもつため多方面の分野から注目を集めている。特に、次世代電子デバイスの分野では、電界効果トランジスタ(FET)、単電子トランジスタ(SET)、生化学ナノプローブ、高感度ガスセンサー、ナノ配線など種々の応用が期待され実現に向かっている。このようなデバイス応用にCNTを用いる際、異種材料との複合化が重要な点である。すなわち、異種材料と組み合わせることにより、CNT独自の特性を引き出すことが可能となる。複合化の形態として、本研究では、CNT表面に異種材料を同軸状に被膜した構造に注目し、その創製とデバイス応用を目的とした。
本年度は、昨年度に引き続き、本研究で開発したパルス蒸着装置(PLD)によって作成した、種々異種材料がCNTへ同軸状被膜されたハイブリッドナノチューブ構造のデバイス応用を試みた。白金イリジウム薄膜をCNTへ被膜することで、昨年作成した走査トンネル顕微鏡用タングステン探針よりも高機能な特性を示すことを明らかにすることができ、高分解能で、半導体および金属表面を長時間安定して観察することができた。
他にも、単層CNTを用いたガスセンサーに関する研究を行った。単層CNTの半導体的特性を利用し、さらに欠陥導入を試み、5ppbという非常に高い限界感度をさまざまなガス種に対して達成することができた。このデバイスは、極めて清浄な空間での不純物感知や、対テロリスト用セキュリティデバイスへの応用が期待できる。

Research Products

• [Journal Article] Ultrasensitive Ozone Detection using Single-Walled Carbon Nanotube Networks (2006)
  • Author(s): Winadda Wongwiriyapan
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 45・4B Pages: 3669-3671
• [Journal Article] Carbon Nanostructures Grown on Graphite Substrates without Catalyst by Pulsed Laser Deposition (2006)
  • Author(s): Takashi Ikuno
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 45・4A Pages: 2872-2874
• [Journal Article] Low-temperature growth of carbon nanofiber by thermal chemical vapor deposition using CuNi catalyst (2006)
  • Author(s): Katsunori Aoki
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 45・6A Pages: 5329-5331
• [Journal Article] Isotope Effect on the Thermal Conductivity of Boron Nitride Nanotubes (2006)
  • Author(s): Chih-Wei Chang
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. 97 Pages: 85901-85901
• [Journal Article] Correlation between field emission and structural properties in randomly and vertically oriented carbon nanotube films (2005)
  • Author(s): Takashi Ikuno
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 44・4A Pages: 1655-1660
• [Journal Article] Effect of oxygen addition to methane on growth of vertically oriented carbon nanotubes by radio-frequency plasma enhanced chemical vapor deposition (2005)
  • Author(s): Takashi Ikuno
  • Journal Title: J.Appl.Phys. 97 Pages: 104329-104329
• [Journal Article] Synthesis of inorganic thin-layer-coated carbon nanotubes towards passivated nanoprobes (2005)
  • Author(s): Takashi Ikuno
  • Journal Title: Proc.SPIE 5593 Pages: 18-27
• [Journal Article] Thermally driven nanomechanical deflection of hybrid nanowires (2005)
  • Author(s): Takashi Ikuno
  • Journal Title: Appl.Phys.Lett. 87 Pages: 213104-213104
• [Journal Article] Coating carbon nanotubes with inorganic materials by pulsed laser deposition (2005)
  • Author(s): Takashi Ikuno
  • Journal Title: J.Appl.Phys. 98 Pages: 114305-114305
• [Journal Article] Single-walled carbon nanotube thin-film sensors for ultrasensitive gas detection (2005)
  • Author(s): Winadda Wongwiriyapan
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 44・16
• [Journal Article] Electrical characterization of metal-coated carbon-nanotube tips (2005)
  • Author(s): Shinya Yoshimoto
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 44・51
• [Journal Article] Coating Carbon Nanotubes with Compound Ultrathin Film : A Novel Route to Functional SPM Tips (2005)
  • Author(s): Masaru Kishida
  • Journal Title: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 3 Pages: 417-420
• [Journal Article] Growth of Single Walled Carbon Nanotubes Rooted from Fe/Al Catalyst Nanoparticle Array (2005)
  • Author(s): Winadda Wongwiriyapan
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 44・1A Pages: 457-460
• [Journal Article] Metal-Coated Carbon Nanotube Tip for Scanning Tunneling Microscope (2004)
  • Author(s): Takashi Ikuno
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 43・5A
• [Journal Article] Local Etching of Insulator-Coated Carbon Nanotubes towards Passivated Nanoprobes (2004)
  • Author(s): Takashi Ikuno
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 43・7B
• [Journal Article] Electronic Transport In Multiwalled Carbon Nanotubes Contacted with Patterned Electrodes (2004)
  • Author(s): Rei Hobara
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 43・8B
• [Journal Article] Synthesis of Randomly Oriented Carbon Nanotubes on SiO_2 Substrates by Thermal Chemical Vapor Deposition towards Field Electron Emitters (2004)
  • Author(s): Shin-ichi Honda
  • Journal Title: Thin Solid Films 464-465 Pages: 290-294
• [Journal Article] Synthesis of Nanostructured Hybrid between Carbon Nanotube and Inorganic Material towards Nanodevice Application (2004)
  • Author(s): Mitsuhiro Katayama
  • Journal Title: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 2 Pages: 244-255