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カーボン膜被覆されたSi、金属、プラスチック等のカーボン材料にAr^+イオン照射を行うと、カーボン表面に高密度の円錐状突起が形成され、更にその突起先端に単一(即ち、各先端に一本だけ)カーボンナノファイバー(CNF)が室温で成長する。本研究は、このイオン誘起CNFを用いた、従来の常識を覆す、「超高真空を必要としない大型・長寿命・フレキシブル(折り曲げ可能)な電界電子放射型ディスプレイの開発」を目標に実施している。本年度(初年度)の具体的成果は以下の通りである。
a)実験システムの設計・製作:カウフマン型イオン源、各種ガス供給源、加熱・冷却試料ステージを装備した、「CNF合成チャンバー」の設計、製作を行った。本合成装置では、イオン種、イオン入射角の可変、試料の加熱・冷却が行えるように設計されている。また、イオン誘起成長した個々のCNFの形状・電気特性・機械特性評価を行うための、「ナノ材料解析装置」を設置した。
b)システム全体の性能チェック:試作された合成装置の性能をチェックするため、プラスチック基板上への高密度CNF合成を、また、個々のCNF一本一本の物性評価のため、走査プローブ顕微鏡(SPM)用Si探針先端への単一CNF合成を行い、何れも狙い通りに合成が確認された。またSi基板(炭素被覆なし)を用い、カーボン以外の材料でも、イオン誘起1次元ナノ構造が高密度に形成されることを確認した。併せて、解析装置の性能確認のため、SPM-Si探針先端に合成された単一CNFについて、その電気特性評価を行い、金属的な導電性を有することが明らかにされた。また、柔軟性のある良好な機械特性を有することも明らかにされた。
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