カーボンナノチューブ構造の精密制御に関する研究

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18310086
• 研究機関: 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所
• 研究代表者: 小林 慶裕 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主幹研究員 (30393739)
• 研究分担者: 本間 芳和 東京理科大学, 理学部, 教授 (30385512) ; 吉村 英恭 明治大学, 理工学部, 教授 (70281441) ; 前田 文彦 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主幹研究員 (70393741) ; 鈴木 哲 日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主任研究員 (00393744)
• キーワード: ナノチューブ・フラーレン / 表面・界面物性 / 結晶成長 / 構造・機能材料

研究概要

結晶基板上カーボンナノチューブ(CNT)成長の研究では、フェリチン類をサイズ制御された触媒として用いて、サファイア基板上での配向成長機構の追究を進めた。同一基板内に結晶性表面領域とアモルファス表面領域を形成した場合や異なる面方位の結晶性表面を形成した場合の成長様式を解析することにより、配向成長は先端成長機構で進行することを明らかにした。この結果は、2次電子放出効率の商い金を触媒として配向成長したCNTの走査電子顕微鏡観察でも裏忖けられた。今後、基板一触媒粒子の相互作用と成長CNT構造との相関を検証する。カイラリティの評価法に関連して、昨年度に引き続きラマン分光法によるCNTのCVD成長過程その場測定を実施した。CNTのカイラリティに敏感なRBM信号強度の成長時間依存性から成長カイネティクスの詳細な解析に成功した。本手法の結晶基板上成長への適用を試みたが、装置上の制約から測定可能な成長条件に到達できなかった。現在、制約を解消するために装置の改造を進めている。
清浄真空雰囲気でのCNT成長の検討では、ガスソースMBE装置を用いた低圧力(1〜10^<-2>Torr)条件下でのナノチューブ成長実験とCNTが成長した表面でのその場X線光電子分光測定を推し進めた。CNTが成長した表面でのその場X線光電子分光の結果からCo触媒は成長条件において金属性を保っていること、Fe触媒は高温成長条件では酸化物となっていることなど成長制御につながる触媒の化学状態解析に成功した。
成長触媒制御関連では、昨年度行った金銀銅などの貴金属類と同様の手法により、単結晶半導体基板上で形成したSi、Ge、SiCなどの半導体ナノ微粒子を触媒として単層CNTを成長することに成功した。この結果を基に、カイラリティ制御に結びつく新たな成長機構の提案を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Ordered fullerene nanocylinders in large-diameter carbon nanotubes (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Yamazaki, K. Kuramochi, D. Takagi, Y. Homma, F. Nishimura, N. Hori, K. Watanabe, S. Suzuki and Y. Kobayashi
  • 雑誌名: Nanotechnology 19 ページ: 045702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-energy electron microscopy(LEEM) was used to measure the reflectivity of low-energy electrons from graphitized SiC(0001) (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Hibino, H. Kageshima, F. Maeda, M. Nagase, Y. Kobayashi, and H. Yamaguchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 77 ページ: 075413
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of Gold-Catalyzed Carbon Material Growth (2008)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Takagi, Yoshihiro Kobayashi, Hiroki Hibino, Satoru Suzuki, and Yoshikazu Homma
  • 雑誌名: Nanoletters 8 ページ: 832-835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thickness Determination of Graphene Layers Formed on SiC Using Low-Energy Electron Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Hibino, H. Kageshima, F. Maeda, M. Nagase, Y. Kobayashi, Y. Kobayashi, and H. Yamaguchi
  • 雑誌名: e-J. Surf. Sci. Nanotech. 6 ページ: 107-110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon Nanotube Growth from Semiconductor Nanoparticles (2007)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Takagi, Hiroki Hibino, Satoru Suzuki, Yoshihiro Kobayashi, and Yoshikazu Homma
  • 雑誌名: Nano Letters 7 ページ: 2272-2275
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-Energy Irradiation Damage in Single-Walled Carbon Nanotubes (2007)
  • 著者名/発表者名: Satoru Suzuki and Yoshihiro Kobayashi
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 994 ページ: 994-F04-02
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gold-filled apo-ferritin for investigation of single-walled carbon nanotube growth on substrate (2007)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Takagi, Akira Yamazaki, Yasuyuki Otsuka, Hideyuki Yoshimura, Yoshihiro Kobayashi, Yoshikazu Homma
  • 雑誌名: Chem. Phys. Lett. 445 ページ: 213-216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Reactions of Metal Catalysts in Ethanol-CVD Ambient at Low-Pressure Studied by in-situ Photoelectron Spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Maeda, Satoru Suzuki, Yoshihiro Kobayashi, Daisuke Takagi, and Yoshikazu Homma
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 963 ページ: 0963-Q05-04
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reversible Defect Engineering of Single-Walled Carbon Nanotubes Using Scanning Tunneling Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Maxime Berthe, Shoji Yoshida, Yuta Ebine, Ken Kanazawa, Arifumi Okada, Atsushi Taninaka, Osamu Takeuchi, Nobuyuki Fukui, Hisanori Shinohara, Satoru Suzuki, Koji Sumitomo, Yoshihiro Kobayashi, Bruno Grandidier, Didier Stievenard, and Hidemi Shigekawa
  • 雑誌名: Nanoletters 7 ページ: 3623-362
  • 査読あり
• [学会発表] Chirality-resolved kinetic analysis of single-walled carbon nanotube growth by in-situ Raman spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uchida
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 20080500
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] アニール処理による触媒粒子形成と単層カーボンナノチューブ成長過程そのRaman観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 田沢雅也,内田貴司,山嵜 明,鈴木 哲,小林慶裕
  • 学会等名: 2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学(船橋市)
  • 年月日: 20080327-30
• [学会発表] Au微粒子触媒からのカーボン材料形成の粒子径依存性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高木大輔
  • 学会等名: 2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学(船橋市)
  • 年月日: 20080327-0330
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブCVD成長における触媒径に依存した成長持続時間 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内田貴司
  • 学会等名: 2008年春季 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学(船橋市)
  • 年月日: 20080327-0330
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Proper Combination of Catalyst Materials and Ethanol for High Yield in CVD Growth of Carbon Nanotubes (2008)
  • 著者名/発表者名: Fumihiko Maeda and Yoshihiro Kobayashi
  • 学会等名: 2008 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20080324-28
• [学会発表] 金触媒における炭素材料の成長機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高木大輔
  • 学会等名: 第34回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名城大学(名古屋市)
  • 年月日: 20080303-05
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブの長い成長持続時間に有効な触媒径 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内田貴司
  • 学会等名: 第34回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名城大学(名古屋市)
  • 年月日: 20080303-05
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] SWNTの低エネルギー照射損傷の回復過程 (2008)
  • 著者名/発表者名: 山谷憲司
  • 学会等名: 第34回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名城大学(名古屋市)
  • 年月日: 20080303-05
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] マルチバッグゲートのカーボンナノチューブ2重接合型量子ドットの制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 水野智行,牧英之,鈴木哲,小林慶裕,佐藤徹哉
  • 学会等名: 第34回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 名城大学(名古屋市)
  • 年月日: 20080303-05
• [学会発表] Low-Energy Irradiation Damage in Single-Walled Carbon Nanotubes : Defect Characteristics and Electric Property Control (2008)
  • 著者名/発表者名: Satoru Suzuki and Yoshihiro Kobayashi
  • 学会等名: International Carbon Nanotube Conference in NU(ICNCNU)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20080213-14
• [学会発表] Chirality-resolved in-situ Raman spectroscopy of single-walled carbon nanotube growth (2008)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uchida
  • 学会等名: International Carbon Nanotube Conference in NU(ICNCNU)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20080200
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Effects of local low energy electron irradiation on carbon nanotube FETs and SETs (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, J. Hashimoto, T. Ogino, and Y. Kobayashi
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology(ISANN2007)
  • 発表場所: Waikaloa, Hawaii, USA
  • 年月日: 20071202-07
• [学会発表] Chirality-Resolved Growth Kinetics of Single-Walled Carbon Nanotubes from Size-Defined Nanoparticle Catalysts (2007)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uchida, Masaya Tazawa, Akira Yamazaki, Yoshihiro Kobayashi
  • 学会等名: 9th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures(ACSIN-9)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20071111-15
• [学会発表] Diameter dependence of hydrogen adsorption on single-walled carbon nanotubes (2007)
  • 著者名/発表者名: A. Tokura, F. Maeda, Y. Teraoka, A. Yoshigoe, D. Takagi, Y. Homma, Y. Watanabe, Y. Kobayashi
  • 学会等名: 9th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures(ACSIN-9)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20071111-15
• [学会発表] Chemical state of iron nanoparticle catalysts for single-walled carbon nanotube growth studied by in situ photoelectron spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: F. Maeda, S. Suzuki, and Y. Kobayashi
  • 学会等名: 9th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures(ACSIN-9)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20071111-15
• [学会発表] Carbon Nanotubes from Epitaxially Grown Semiconductor Nanoparticles (2007)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Takagi
  • 学会等名: 34th International Symposium on Compound Semiconductors(ISCS 2007)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20071000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] フェリチン内包鉄ナノ粒子の構造評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 山嵜 明
  • 学会等名: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学(札幌)
  • 年月日: 20070904-0908
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Au-ferritinを用いた単層カーボンナノチューブ合成とSEM観察 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高木大輔
  • 学会等名: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学(札幌)
  • 年月日: 20070904-0908
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Co-フェリチン触媒を用いた単層カーボンナノチューブのCVD成長過程その場ラマン観察 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田貴司
  • 学会等名: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学(札幌)
  • 年月日: 20070904-0908
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 半導体微粒子からのカーボンナノチューブ合成 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高木大輔
  • 学会等名: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学(札幌)
  • 年月日: 20070904-0908
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] SWNTの低エネルギー照射欠陥生成のエネルギー閾値 (2007)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 哲
  • 学会等名: 2007年秋季第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道工業大学(札幌)
  • 年月日: 20070904-0908
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Electric property control of carbon nanotubes by defects (2007)
  • 著者名/発表者名: Satoru Suzuki
  • 学会等名: 2007 International Conference on Solid State Devices and Materials(SSDM 2007)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 20070900
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Co-フェリチン触媒を用いたCVDによる単層カーボンナノチューブ成長のその場ラマン観察 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田貴司
  • 学会等名: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
  • 年月日: 20070711-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 低圧エタノールCVDによるカーボンナノチューブ成長の触媒金属に関するその場光電子分光による研究 (2007)
  • 著者名/発表者名: 前田文彦
  • 学会等名: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
  • 年月日: 20070711-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 半導体微粒子からのカーボンナノチューブ成長 (2007)
  • 著者名/発表者名: 高木大輔
  • 学会等名: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
  • 年月日: 20070711-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 金フェリチンを触媒に用いたサファイア基板上での配向単層カーボンナノチューブ成長 (2007)
  • 著者名/発表者名: 山嵜明
  • 学会等名: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
  • 年月日: 20070711-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブの低エネルギー照射損傷の閾エネルギー (2007)
  • 著者名/発表者名: 鈴木哲
  • 学会等名: 第33回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
  • 年月日: 20070711-13
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Chirality-sensitive in-situ observation of CVD growth of single-walled carbon nanotubes by Raman spectroscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Kobayashi, Masaya Tazawa, Daisuke Takagi, Yoshikazu Homma, Satoru Suzuki
  • 学会等名: 13th Int. Conf. Surf. Sci.(ICSS-13)/Int. Conf. Nanoscience and Nanotechnology(ICN+T 2007)
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 20070602-06
• [学会発表] Growth behavior of aligned single-walled carbon nanotubes on sapphire surfaces (2007)
  • 著者名/発表者名: Akira Yamazaki, Daisuke Takagi, Satoru Suzuki, Goo-Hwan Jeong, Hideyuki Yoshimura, Yoshikazu Homma, Yoshihiro Kobayashi
  • 学会等名: 13th Int. Conf. Surf. Sci.(ICSS-13)/Int. Conf. Nanoscience and Nanotechnology(ICN+T 2007)
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 20070602-06
• [学会発表] Defects in single-walled carbon nanotubes induced by low-energy electrons and photons (2007)
  • 著者名/発表者名: Satoru Suzuki and Yoshihiro Kobayashi
  • 学会等名: 2007 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20070409-13
• [備考]
  • URL: http://www.brl.ntt.co.jp/group/shitsuko-g/index-j.html
• [産業財産権] カーボンナノチューブ素子 (2008)
  • 発明者名: 鈴木哲、小林慶裕、牧英之
  • 権利者名: 日本電信電話(株)
  • 産業財産権番号: 2008-041017
  • 出願年月日: 2008-02-22