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2011 年度 実績報告書

カーボンナノチューブフィールドエミッションデバイスの研究と開発

計画研究

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 19054007
研究機関名古屋大学

研究代表者

齋藤 弥八  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90144203)

研究分担者 中原 仁  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (20293649)
安坂 幸師  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50361316)
佐藤 英樹  三重大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40324545)
キーワードカーボンナノチューブ / 電界放出 / 電子源 / 電子顕微鏡 / 放出電流安定性 / コンタクト抵抗 / 電気抵抗 / 金属電極
研究概要

カーボンナノチューブ(CNT)の電子源および電子デバイスへの応用を目指し,以下の成果を得た。
1.走査電子顕微鏡に搭載したCNT電子源の性能評価
多層CNT(MWCNT)を多結晶タングステン(W)針の先端に電子線誘起堆積法により固定し,これを電界放出型走査電子顕微鏡(FE-SEM)に搭載し,SEM像の取得に成功した。同じ条件下で市販品のW単結晶(310面)を電子源に使用して取得した像と比較することにより,性能評価を行った。その結果,CNT電子源の電流変動率は1%以下であり,W電界エミッタの約3%に比べて,放出電流安定性において優れていることが分かった。分解能では,どちらのエミッタも40nm程度であったが,SEM像のS/N比においては,CNT電子源の方が劣っていた。これはビーム電流が1から数nAと少ないためである。今後,短いMWCNTの固定し,また高電流に耐える固定法の確立によりビーム電流を増加させられれば,CNT電子源は高価なW単結晶エミッタに代わる電子源と成り得る。
2.CNT-金属電極コンタクトの構造と電導特性の解明
CNTとニッケル(Ni)電極との接触部の構造と接触抵抗との間の関係を,先端の閉じた(閉端)CNTおよび先端の開いた(開端)CNTの2種類のMWCNTに対して,その場透過電子顕微鏡法により調べた。Ni電極と接触したCNTに電流密度で7.6×10^8A/cm^2の電流を流すと,接触部のNiがジュール加熱により局所的に融解し,CNT先端がNi内部に埋込まれ,接触抵抗の減少が観察された。Niとの接触部の単位面積当りのコンダクタンスは,閉端CNTの場合では0.40±0.12μS/nm^2,開端CNTの場合では1.5±0.4μS/nm^2であった。接触抵抗の減少開管CNTのほうが大きくなった。これは開管CNTの場合、最外層だけでなく内層も直接Ni電極に接触していることに起因する。

  • 研究成果

    (46件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (30件) 図書 (7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] In-situ TEM study on the improvement of contact resistance between a carbon nanotube and metal electrodes by local melting2012

    • 著者名/発表者名
      M.Karita, K.Asaka, H.Nakahara, Y.Saito
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis

    • DOI

      10.1002/sia.38642

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on structure of heat-treated fullerene nanowhiskers and their field electron emission characteristics2012

    • 著者名/発表者名
      K.Asaka, T.Nakayama, K.Miyazawa, Y.Saito
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis

    • DOI

      10.1002/sia.3868

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structures and field emission properties of heat-treated C60 fullerene nanowhiskers2012

    • 著者名/発表者名
      K.Asaka, T.Nakayama, K.Miyazawa, Y.Saito
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 50 ページ: 1209-1215

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast energy transfer of one-dimensional excitons between carbon nanotubes : a femtosecond time-resolved luminescence study2012

    • 著者名/発表者名
      T.Koyama, Y.Miyata, K.Asaka, H.Shinohara, Y.Saito, A.Nakamura
    • 雑誌名

      Phys.Chem.Chem.Phys.

      巻: 14 ページ: 1070-1084

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Joining of multiwall carbon nanotubes for the end-contact configuration by applying electric current2012

    • 著者名/発表者名
      K.Asaka, M.Karita, Y.Saito
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 65 ページ: 1832-1834

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Graphitization of amorphous carbon on a multiwall carbon nanotube surface by catalyst-free heating2011

    • 著者名/発表者名
      K.Asaka, M.Karita, Y.Saito
    • 雑誌名

      App.Phys.Lett.

      巻: 99 ページ: 091907(3pages)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carbon Nanotube Electron Source for Field Emission Scanning Electron Microscopy2011

    • 著者名/発表者名
      H.Nakahara, S.Ichikawa, T.Ochiai, Y.Kusano, Y.Saito
    • 雑誌名

      e-J.Surf.Sci.Nanotech

      巻: 9 ページ: 400-403.4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of gas field ion emitter by field induced oxygen etching method2011

    • 著者名/発表者名
      Sugiura, H.Liu, T.Iwata, S.Nagai, K.Kajiwara, K.Asaka, Y.Saito, Koichi Hata
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 9 ページ: 344-347

    • 査読あり
  • [学会発表] カーボンナノチューブに内包された金属ナノ粒子のマイグレーションと接合過程その場透過電子顕微鏡法観察2012

    • 著者名/発表者名
      苅田基志, 安坂幸師, 中原仁, 齊藤弥八
    • 学会等名
      春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-17
  • [学会発表] その場透過電子顕微鏡法によるカーボンナノチューブを用いた単一シリコンナノ粒子の電気伝導特性の解明2012

    • 著者名/発表者名
      寺田朋広, 安坂幸師, 中原仁, 齊藤弥八
    • 学会等名
      春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-17
  • [学会発表] 多層グラフェンからの電界放出のTEM及びFEMによる研究2012

    • 著者名/発表者名
      中久保一也, 安坂幸師, 中原仁, 齊藤弥八
    • 学会等名
      春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-17
  • [学会発表] カーボンナノチューブピラーアレイからの電界放出における電子放出サイトの面内分布2012

    • 著者名/発表者名
      春木一夫, 佐藤英樹, 大原一馬, 齊藤弥八
    • 学会等名
      春季第59回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-15
  • [学会発表] カーボンナノチューブへの通電による内包Niナノ粒子のマイグレ-ションとナノチューブの接合2012

    • 著者名/発表者名
      苅田基志、安坂幸師、齊藤弥八
    • 学会等名
      第42回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-08
  • [学会発表] その場透過電子顕微鏡法によるカーボンナノチューブ間に架橋された単一シリコンナノ粒子の電気伝導特性2012

    • 著者名/発表者名
      寺田朋広、安坂幸師、中原仁、齊藤弥八
    • 学会等名
      第42回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-08
  • [学会発表] 多層グラフェンからの電界放出のTEMおよびFEMによる動的観察2012

    • 著者名/発表者名
      中久保一也、齊藤弥八
    • 学会等名
      第9回真空エレクトロニクスシンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2012-03-05
  • [学会発表] In-situ TEM and FEM study on field emission from exfoliated multilayered graphene2012

    • 著者名/発表者名
      K.Nakakubo, K.Asaka, H.Nakahara, Y.Saito
    • 学会等名
      Inter.Symp.on Role of Electron Microscopy in Industry
    • 発表場所
      Noyori Conference Hall, Nagoya University, Japan
    • 年月日
      2012-01-19
  • [学会発表] In-situ TEM study on Changes in Structure and Electrical Conductance of Carbon Nanotube-Metal Contact Induced by Local Joule Heating2012

    • 著者名/発表者名
      M.Karita, K.Asaka, H.Nakahara, Y.Saito
    • 学会等名
      Inter.Symp.on Role of Electron Microscopy in Industry
    • 発表場所
      Noyori Conference Hall, Nagoya University, Japan
    • 年月日
      2012-01-19
  • [学会発表] Carbon Nanotube Field Emitter : Emission Properties and Applications to Vacuum Electronic Devices2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Saito
    • 学会等名
      Workshop on Carbon Nanotube in Commemoration of the 20th Anniversary of its Discovery
    • 発表場所
      The International House of Japan, Tokyo, Japan(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-12
  • [学会発表] 単一カーボンナノチューブ電子源の市販FE-SEMへの搭載と性能評価2011

    • 著者名/発表者名
      中原仁, 齊藤弥八
    • 学会等名
      特定領域研究「カーボンナノチューブナノエレクトロニクス」平成23年度A01デバイス班研究会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011-11-17
  • [学会発表] カーボンナノチューブ表面でのアモルファスカーボンのグラファイト化過程その場観察2011

    • 著者名/発表者名
      安坂幸師, 齊藤弥八
    • 学会等名
      特定領域研究「カーボンナノチューブナノエレクトロニクス」平成23年度A01デバイス班研究会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011-11-17
  • [学会発表] カーボンナノチューブフィールドエミッタの特性とデバイス開発2011

    • 著者名/発表者名
      中原仁, 齊藤弥八
    • 学会等名
      第15回VBLシンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011-11-07
  • [学会発表] Field Emission Property of Carbon Nanotubes and Their Application to Display Devices2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Saito
    • 学会等名
      7th Microoptics Conference (MOC11)
    • 発表場所
      Sendai International Center, Sendai, Japan(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-31
  • [学会発表] In-situ TEM study on Structure and Electrical Resistance Changes in a CNT-Metal Contact Induced by Local Heating2011

    • 著者名/発表者名
      M.Karita, K.Asaka, Y.Saito
    • 学会等名
      A3 Symposium on Emerging Materials : Nanomaterials for Energy and Environments
    • 発表場所
      Ruihao International Hotel, Urumqi, China(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-13
  • [学会発表] その場電子顕微鏡法によるカーボンナノチューブと金属の接合過程及び電気特性の研究2011

    • 著者名/発表者名
      苅田基志、寺田朋広、安坂幸師、中原仁、齊藤弥八
    • 学会等名
      特定領域研究「カーボンナノチューブナノエレクトロニクス」平成23年度第1回研究会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都)
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] 電界放出走査電子顕微鏡用カーボンナノチューブ電子源の作製と評価2011

    • 著者名/発表者名
      市川俊介、落合知弥、中原仁、齊藤弥八
    • 学会等名
      特定領域研究「カーボンナノチューブナノエレクトロニクス」平成23年度第1回研究会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都)
    • 年月日
      2011-09-15
  • [学会発表] カーボンナノチューブピラーアレイの電界放出特性2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤英樹、齊藤弥八
    • 学会等名
      特定領域研究「カーボンナノチューブナノエレクトロニクス」平成23年度第1回研究会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都)
    • 年月日
      2011-09-14
  • [学会発表] 電界放出走査電子顕微鏡用カーボンナノチューブ電子源の作製と評価2011

    • 著者名/発表者名
      市川俊介、落合知也、中原仁、齊藤弥八
    • 学会等名
      第41回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      首都大学東京(東京都)
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] 電界放出顕微鏡による剥離した多層グラフェンからの電子放出の研究2011

    • 著者名/発表者名
      中久保一也、安坂幸師、中原仁、齊藤弥八
    • 学会等名
      第41回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      首都大学東京(東京都)
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] カーボンナノチューブ表面上アモルファスカーボンのジュール加熱によるグラファイト化2011

    • 著者名/発表者名
      安坂幸師、苅田基志, 齊藤弥八
    • 学会等名
      第41回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      首都大学東京(東京都)
    • 年月日
      2011-09-06
  • [学会発表] CVDによるCNT成長プロセスのその場RHEED観察2011

    • 著者名/発表者名
      辻勇太、近藤洋平、中原仁、安坂幸師、齊藤弥八
    • 学会等名
      第41回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      首都大学東京(東京都)
    • 年月日
      2011-09-06
  • [学会発表] 先端にナノ構造体を持つ電界電離型イオン源エミッタの作製2011

    • 著者名/発表者名
      杉浦康史、永井滋一、岩田達夫、梶原和夫、安坂幸師、齊藤弥八、畑浩一、浅井貴之
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] TEMその場観察法によるカーボンナノチューブ/金属接合の電気特性の研究2011

    • 著者名/発表者名
      苅田基志、安坂幸師、中原仁、齊藤弥八
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] カーボンナノチューブピラーアレイの電界放出面内分布2011

    • 著者名/発表者名
      春木一夫、渡辺将章、佐藤英樹、齊藤弥八
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-08-31
  • [学会発表] Effect of Geometry of Vertically Aligned Carbon Nanotube Pillar Array on Its Field Emission Property2011

    • 著者名/発表者名
      H.Sato, K.Haruki, M.Watanabe, K.Hata, Y.Saito
    • 学会等名
      8th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices'11 (ALC'11)
    • 発表場所
      Olympic Parktel, Seoul, Republic of Korea, Korea
    • 年月日
      2011-05-26
  • [学会発表] Structure of Heat-treated Fullerene Nanowhiskers and Their Field Emission Properties2011

    • 著者名/発表者名
      K.Asaka, T.Nakayama, K.Miyazawa, Y.Saito
    • 学会等名
      8th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices'11 (ALC'11)
    • 発表場所
      Olympic Parktel, Seoul, Republic of Korea, Korea
    • 年月日
      2011-05-26
  • [学会発表] In-situ TEM Study on the Improvement of Contact Resistance between a Carbon Nanotube and Metal Electrodes by Local Melting2011

    • 著者名/発表者名
      M.Karita, K.Asaka, H.Nakahara, Y.Saito
    • 学会等名
      8th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices'11 (ALC'11)
    • 発表場所
      Olympic Parktel, Seoul, Republic of Korea, Korea
    • 年月日
      2011-05-26
  • [学会発表] Fabrication of Gas Field Ion Emitter by Field Induced Oxygen Etching Method2011

    • 著者名/発表者名
      Sugiura, H.Liu, T.Iwata, Y.Sugiyama, S.Nagai, K.Kajiwara, K.Hata, K.Asaka, Y.Saito
    • 学会等名
      8th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices'11 (ALC'11)
    • 発表場所
      Olympic Parktel, Seoul, Republic of Korea, Korea
    • 年月日
      2011-05-24
  • [学会発表] Carbon Nanotube Electron Source for Field Emission Scanning Electron Microscopy2011

    • 著者名/発表者名
      H.Nakahara, S.Ichikawa, T.Ochiai, Y.Kusano, Y.Saito
    • 学会等名
      8th International Symposium on Atomic Level Characterizations for New Materials and Devices'11 (ALC'11)
    • 発表場所
      Olympic Parktel, Seoul, Republic of Korea, Korea
    • 年月日
      2011-05-24
  • [図書] Metallofullerenes" in Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths2011

    • 著者名/発表者名
      H.Shinohara, Y.Saito
    • 総ページ数
      62
    • 出版者
      Elsevier
  • [図書] 電界電子放出現象,「炭素学」2011

    • 著者名/発表者名
      安坂幸師, 齊藤弥八
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      化学同人
  • [図書] 電界電子放出現象,「炭素学」2011

    • 著者名/発表者名
      中原仁, 齊藤弥八
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      化学同人
  • [図書] SWCNT,「カーボンナノチューブ・グラフェンハンドブック」2011

    • 著者名/発表者名
      齊藤弥八
    • 総ページ数
      3
    • 出版者
      コロナ社
  • [図書] MWCNT",「カーボンナノチューブ・グラフェンハンドブック」2011

    • 著者名/発表者名
      齊藤弥八
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      コロナ社
  • [図書] 電界放出電子源,「カーボンナノチューブ・グラフェンハンドブック」2011

    • 著者名/発表者名
      齊藤弥八
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      コロナ社
  • [図書] フラーレンとナノチューブの科学2011

    • 著者名/発表者名
      篠原久典, 齊藤弥八
    • 総ページ数
      99-193,247-315
    • 出版者
      名古屋大学出版会
  • [備考]

    • URL

      http://www.surf.nuqe.nagoya-u.ac.jp/

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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