プラズマプロセス制御による機能性カーボンナノチューブ創製

2009 年度 自己評価報告書

• 研究領域: カーボンナノチューブナノエレクトロニクス
• 研究課題/領域番号: 19054001
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 畠山 力三 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00108474)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• キーワード: プラズマプロセス / 構造制御配向成長 / 内包ナノチューブ / 電気磁気光機能

研究概要

原子・分子レベルの物理・化学視点に立つ新たなデバイス創出プロセスとしてチューブ1本、1本を対象とするナノスコピックプラズマプロセスを提唱する。具体的には先ず、申請者らが開発した拡散プラズマ支援化学気相堆積(CVD)法により、単独・孤立垂直配向の単層と二層カーボンナノチューブ(SWNT、DWNT)を平面基板上に低温成長させる。次に、電荷活用原子(Cs等のアルカリ金属、Ca等の同土類金属、I等のハロゲン)及びフラーレン(C_<60>、C_<70>、C_<84>、C_<59>N、原子内包C_<60>)等の分子、更にスピン活用原子(Fe等の強磁性金属)の正と負のイオンから成る新規異種イオンプラズマを生成・制御し、基板バイアス法を用いてチューブ内部空間にプラズマイオン注入を選択的に行う。最終的には、本プロセスの体系的制御・駆使により、超高度ナノ構造を有する単独・孤立配向カーボンナノチューブ1本による1次元ナノデバイス(ダイオード、共鳴トンネル伝導体、超伝導体、磁性半導体、発光体、光電変換体等)創成に資する。また、研究展開に応じてそれらの薄膜化によるデバイス創成も視野に入れる。

研究成果

• [雑誌論文] P-N Junction with Donor and Acceptor Encapsulated Single-Walled Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, R. Hatakeyama, J. Shishido, W. Oohara, K. Tohji
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol.95,No.8 ページ: 083109-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Performance Negative Differential Resistance Behavior in Fullerenes Encapsulated Double-Walled Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.F. Li, T. Kaneko, R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics Vol.116,No.12 ページ: 124316-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoswitching in Azafullerene Encapsulated Single-Walled Carbon Nanotube FET Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.F. Li, T. Kaneko, J. Kong, R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Journal of the American Chemistry Society Vol.131,No.10 ページ: 3412-3413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics of Reactive Ion Etching upon Single-Walled Carbon Nanotubes (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, R. Hatakeyama
  • 雑誌名: Applied Physics Letters Vol.92,No.3 ページ: 031502-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cesium-Filled Single Wall Carbon Nanotubes as Conducting Nanowires: Scanning Tunneling Spectroscopy Study (2007)
  • 著者名/発表者名: S.H. Kim, W.I. Choi, G. Kim, Y.J. Song, G.-H. Jeong, R. Hatakeyama, J. Ihm, Y. Kuk
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.99,No.25 ページ: 256407-1-4
  • 査読あり
• [学会発表] Nanoelectronically Functional Carbon Nanotubes Created by Plasma Processing (2009)
  • 著者名/発表者名: R. Hatakeyama, T. Kaneko, T. Kato, Y.F. Li
  • 学会等名: The 5th International Conference on Materials for Advanced Technologies
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2009-06-29
• [備考] ホームページ、機関リポジトリ
  • URL: http://www.plasma.ecei.tohoku.ac.jp
• [備考]
  • URL: http://ir.library.tohoku.ac.jp/