カーボンナノチューブ電界放出型電子銃を透過電子顕微鏡へ搭載するための研究

• 研究課題/領域番号: 13555006
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 表面界面物性
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 丹司 敬義 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90125609)
• 研究分担者: 楠 美智子 (財)ファインセラミックスセンター, 主任研究員 ; 田中 成泰 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 講師 (70217032) ; 市橋 幹夫 (市橋 幹雄) 名古屋大学, 理工科学総合研究センター, 教授 (90345869) ; 岡本 篤人 (株)豊田中央研究所, グループリーダ研究員 ; OKAMAOT Atsuto Toyota Central Research Laboratory, Researcher ; 室岡 義栄 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40273263)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 13,300千円 (直接経費: 13,300千円); 2003年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 2002年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2001年度: 8,500千円 (直接経費: 8,500千円)
• キーワード: カーボンナノチューブ / 電界放出電子銃 / 炭化珪素表面分解法 / 精密ダイアモンドカッター / 収束イオンビーム(FIB)加工 / 収束イオンピーム(FIB)加工 / 配向成長 / 表面分解法 / 炭化珪素 / 精密ダイヤモンドカッター / FIB / 電界放出形電子銃 / SiC

研究概要

カーボンナノチューブ(CNT)の電子顕微鏡用電界放出電子銃への応用を目指し,炭化珪素(SiC)表面分解法によりCNTチップを作製し,その電界電子放出特性を測定した。
CNTチップの作製方法を述べる。SiC単結晶の<0001>方向を軸とし,先端面積を0.5mmx5mmまで先鋭化したチップの基盤ロッドを特別な精密ダイアモンドカッターを用いて切り出す。加工層除去のためのエッチングの後,化学洗浄を行う。切り出した基盤ロッドの先端を収束イオンビーム(FIB)加工を行うことで先端面積をさらに先鋭化する。この時,SiCの(0001)表面の結晶性を維持することが重要であるため従来は,SiC表面に二酸化珪素(SiO_2)の層を作製,チップの保護膜としていたが,より簡便な処理を目指し,アルミニウム(Al)の真空蒸着をチップの保護膜とした。FIB加工の後,SiO_2層はHFで,Alは水酸化ナトリウムにより除去し,lPa,1700℃で6時間の真空加熱を行うことで,CNTを基盤ロッドの先端に配向成長させる。先端面積が0.2μm×0.2μmのものでもCNTの配向成長を確認することができた。また,このままではチップそのものの抵抗率が高いため,1×10^<-2>Pa,1700℃で10時間真空加熱することによりグラファイトの導電層を(1210)面に作製することを新たに行った。研究予定最終年度である平成15年度までに,実際にCNTチップを用いて透過電子顕微鏡像を撮影するまでには至らなかった。その理由は,電界放出型電子銃を搭載する予定の100W電子顕微鏡が製造後20余念経過しているため,到達真空度の低下等いくつかの不良点が出ていることによる。当該顕微鏡は現在修復,整備中である。

研究成果

• [文献書誌] 丹司敬義 他3名: "高精度位相シフト電子線ホログラフィ"電子顕微鏡. 36・1. 71-74 (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Kusunoki 他3名: "Aligned carbon nanotube films on Sic(OOO1) wafers"Physica B. 323・1-4. 296-298 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Kusunoki 他3名: "Patterned Carbon Nanotube Films Formed by Surface Decomposition of SiC Wafers"Jpn.J.Appl.Phys.. 42・12A. L1486-L1488 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Tanji 他3名: "Observation of Magnetic Multilayers by Electron Holography."Microscopy and Microanalysis. 10・1. 146-152 (2004)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] S.Tanaka, T.Tanji 他5名: "Transmission Electron Microscopy Study of an AIN Nucleation layer for the Growth of GaN on a 7-Degree Off-Oriented (001) Si Substrate by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy."J.Crystal Growth. 260・3-4. 360-365 (2004)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Kusunoki et al.: "Aligned carbon nanotube films on SiC(0001) wafers."Physica B. 323-1/4. 296-298 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Tanaka et al.: "Transmission Electron Microscopy Study of the Microstructure in Selective-Area-Grown GaN and an AlGaN/GaN Heterostructure on a 7-Dagree Off-Oriented (001) Si Substrate"Jpn.J.Appl.Phys.. 41(Part2, 7B). L846-L848 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Kusunoki et al.: "Paterned Carbon Nanotube Films Formed by Surface Decomposition of SiC Wafers."Jpn.J.Appl.Phys.. 42-12A. L1486-L1488 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Tanji et al.: "Observation of magnetic multilayers by electron holography."Microscopy and Microanalysis. 10-1. 146-152 (2004)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Tanaka et al.: "Transmission Electron Microscopy Study of an AIN Nucleation layer for the Growth of GaN on a 7-Degree Off-Oriented (001) Si Substrate by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy."J.Crystal Growth. 260-3/4. 360-365 (2004)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Tanji et al.: "Holographic Observation of Magnetic Fine-Structures in New Magnetic Materials."Microscopy and Microanalysis 2002, Quebec City, Canada. Aug.4-8. 30-31 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Quantitative Evaluation of Fresnel Corrections for High Precision Phase-Shifting Electron Holography."Proc.15th Int.Cong.on Electron Microscopy, Durban, South Africa Sept.1-6. Vol.3. 303-304 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Hibino et al.: "Phase Contrast Transfer Function of Spherical Aberration Corrected Objective Lens."Proc.15th Int.Cong.on Electron Microscopy, Durban, South Africa, Sept.1-6. Vol.3. 39-40 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Tanaka et al.: "TEM Characterization of (1-1 0 1) GaN Grown Selectively on a 7-Degree Off-oriented (001)Si Substrate."Proc.15th Int.Cong.on electron Microscopy, Durban, South Africa, Sept.1-6. Vo.1. 117-118 (2002)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Tanji 他3名: "Evaluation of high-precision phase-shifting electron holography by using hologram simulation"Surface and Interface Analysis. 35・2. 60-65 (2003)
• [文献書誌] T.Tanji 他3名: "Observation of magnetic multilayers by electron holography"Microscopy and Microanalysis. 10・1. 146-152 (2004)
• [文献書誌] S.Tanaka, T.Tanji 他5名: "Transmission electron microscopy study of an AlN nucleation layer for the growth of GaN on a 7-degree off-oriented (001) Si substrate by metalorganic vapor phase epitaxy"J.Crystal Growth. 260・3-4. 360-365 (2004)
• [文献書誌] T.Tanji, M.Kusunoki, A.Okamoto 他3名: "Development of a new electron source for an electron microscope using self-aligned carbon nanotubes (I)"Proc.25th Commemorative Fullerene・Nanotubes Symposium, Awaji, Japan, July 23-25. 169-169 (2003)
• [文献書誌] T.Tanji, M.Kusunoki, A.Okamoto 他2名: "Development of noble field emitter using carbon nanotubes"Proc.8th Asia-Pacific Conference on Electron Microscopy, Kanazawa, Japan, June 7-11. 280-281 (2004)
• [文献書誌] 丹司敬義: "磁性グラニュラー膜のローレンツ顕微鏡観察"まてりあ. 41・12. 890-891 (2002)
• [文献書誌] S.Tanaka, T.Tanji 他4名: "Transmission electron microscopy study of the microstructure in selective-grown GaN and an AlGaN/GaN heterostructure on a 7-degree off-oriented (001) Si substrate"Jpn. J. Appl. Phys.. 41・7B. L846-L848 (2002)
• [文献書誌] T.Tanji, S.Hasebe, T.Suzuki: "Fine structures in new magnetic materials"Microscopy and Microanalysis. 8(suppl.2). 30-31 (2002)
• [文献書誌] K.Yamamoto, T.Hirayama, T.Tanji, M.Hibino: "Effects of Fresnel corrections for Phase-shifting electron holography"Microscopy and Microanalysis. 8(suppl.2). 24-25 (2002)
• [文献書誌] M.Hibino, T.Tanji 他5名: "Phase contrast transfer function of spherical aberration corrected objective lens"Proc. 15th Int. Cong. on Electron Microscopy, Durban, South Africa. Vol.3. 39-40 (2002)
• [文献書誌] S.Tanaka, T.Tanji 他3名: "TEM characterization of (1-101)GaN grown selectively on 7-degree off-orientated (001) Si substrate"Proc. 15th Int. Cong. on Electron Microscopy, Durban, South Africa. Vol.1. 117-118 (2002)
• [文献書誌] 楠美智子 他16名: "カーボンナノチューブ 〜進む材料開発技術と今後の用途展開〜"(株)情報技術. 241 (2002)
• [文献書誌] 丹司敬義: "電子顕微鏡による微細磁気構造の観察"電子顕微鏡. 36・3. 149-155 (2001)
• [文献書誌] 丹司敬義: "高精度位相シフト電子線ホログラフィ"電子顕微鏡. 36・1. 71-74 (2001)
• [文献書誌] S.Tanaka: "Structural characterization of GaN laterally overgrown on a (111)Si substrate"Applied Physics Letters. 79・7. 955-957 (2001)
• [文献書誌] Y.Murooka: "Self-assembling of hot carbon nanoparticles observed by short pulse-arc-discharge"Chemical Physics Letters. 341. 455-460 (2001)
• [文献書誌] T.Tanji: "Holographic observation of Magnetic fine-structures in new magnetic materials"Microscopy and Microanalysis. 8(掲載予定). (2002)