表面分解法によるカーボンナノチューブ/SiCヘテロ接合の作製と物性評価

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21510119
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 名城大学
• 研究代表者: 丸山 隆浩 名城大学, 理工学部, 教授 (30282338)
• 研究分担者: 成塚 重弥 名城大学, 理工学部, 教授 (80282680)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: カーボンナノチューブ / SiC / ヘテロ接合 / 光電子分光 / X 線吸収分光 / 表面分解法 / 電気的特性

研究概要

SiC表面分解法により,カーボンナノチューブ(CNT)/n-type 6H-SiCヘテロ接合を作製し,界面の電子構造・電気的特性の解明を行った。電流-電圧特性と高分解能光電子分光測定の結果,本手法で作製したCNT膜が金属的であり,CNT/SiC界面にショットキー型の接合が形成されていることが明らかとなった。また,光電子スペクトルを詳細に解析することにより,界面での障壁高さが1.38eVであることがわかった。一方,本手法におけるCNT生成過程についてX線吸収分光(XAFS)法を用いて,その場測定による解明を行い,生成メカニズムについて議論を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Nobuhiro Kosugi, Band alignment of a carbon nanotube/n-type 6H-SiC heterojunction formed by surface decomposition of SiC using photoelectron spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama, Satoshi Sakakibara, Shigeya Naritsuka, Wataru Norimatsu, Michiko Kusunoki, Hiroyuki Yamane
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 101巻 ページ: 092106 (4 page)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sumi o Ii jima, Singl e-Wal l ed Carbon Nanot ubeSynt hesi s on Si O/ Si subst rat es at ver y l ow pressures by t he al cohol gassource met hod usi ng a Pt cat al yst (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshi hi ro Mi zut ani , Naoya Fukuoka, Shi geya Nar it suk, Takahi roMar uyama
  • 雑誌名: Di amond & Rel at . Mat er. 巻: 26巻 ページ: 78-82
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sumio Ii jima, LowTemperat ure Synt ehesis ofSi ngl e-Wal led Carbon Nanot ubes in aHi gh Vacuum usi ng Pt cat al yst i nAl cohol Gas Source Met hod, Jpn. (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoya Fukuoka, Yoshihiro Mizut ani , Shi geya Narit suka, Takahi roMar uyama
  • 雑誌名: J. Appl . Phys. 巻: 51巻 ページ: 06FD23 (4 page)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-edgeX-rayabsorption fine structure study of vertically aligned carbon nanotubesgrown by the surface decomposition of SiC (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama, Yuki Ishiguro,Shigeya Naritsuka, Wataru Norimatsu, Michiko Kusunoki, Kenta Amemiya, Hideshi Ishii,ToshiakiOhta
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 51巻 ページ: 055102(3 page)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sumio Iijima, Single-Walled Carbon Nanotube Growth in High Vacuum using Pt Catalyst in Alcohol Gas Source Method (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama, Yoshihiro Mizutani, Shigeya Naritsuka
  • 雑誌名: Mater. Express 巻: 1巻 ページ: 267-272
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kenta Amemiya, Initial stage of carbon nanotube formation process by surface decomposition of SiC (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama,Satoshi Sakakibara, Shigeya Naritsuka
  • 雑誌名: STM and NEXAFS study, Diamond & Relat. Mater. 巻: 20巻 ページ: 1325-1328
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Annealing in a Hydrogen Atmosphere on Carbon Nanocap Formation in Surface Decomposition of6H-SiC(000-1) (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Ueda, Y. Iijima, T. Maruyama and S.Naritsuka
  • 雑誌名: J. Nanotechnol. Nanosci. 巻: 10巻 ページ: 4054-4059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-Temperature Synthesis of Single-Walled Carbon Nanotubes by Alcohol Gas Source Growth in High Vacuum (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Maruyama, K. Sato, Y. Mizutani, K.Tanioku, T. Shiraiwa and S. Naritsuka
  • 雑誌名: J. Nanotechnol. Nanosci. 巻: 10巻 ページ: 4095-4101
  • 査読あり
• [学会発表] SiC表面分解法による4H-SiC上へのCNT形成とCNT/4H-SiCヘテロ界面の電気的特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 矢嶋孝敏,成塚重弥,丸山隆浩
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会27p-G12-16
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県厚木市)
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] SiC表面分解法によるカーボンナノチューブ成長における昇温速度の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石黒祐樹,榊原聡,伊藤宏晃,矢嶋孝敏,成塚重弥,丸山隆浩
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会15a-A3-4、早稲田大学
  • 発表場所: 東京都新宿区
  • 年月日: 20120315-18
• [学会発表] Growth and Property of Carbon Nanotubes formed on SiC by Thermal Decomposition (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama
  • 学会等名: Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG) C4
  • 発表場所: Orland Florida, USA
  • 年月日: 2012-12-10
• [学会発表] In situ NEXAFS Study on Carbon Nanotube Growth Process by Surface Decomposition of SiC (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama, Yuki Ishiguro, Satoshi Sakakibara, Shigeya Naritsuka and Kenta Amemiya
  • 学会等名: 第43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 1P-34、東北大学百周年 記念会館
  • 発表場所: 川内萩ホール(仙台)
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] Effect of Growth Temperature on Growth Rate in Carbon Nanotube Formation by Surface Decomposition of SiC (2012)
  • 著者名/発表者名: Takatoshi Yajima, Satoshi Sakakibara, Shigeya Naritsuka, Takahiro Maruyama
  • 学会等名: 第43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 1P-37、東北大学百周年記念会館
  • 発表場所: 川内萩ホール(仙台)
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] Band alignment of carbon nanotube/n-type 6H-SiC heterojunction determined by photoelectron spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Maruyama, S. Sakakibara, S. Naritsuka, H. Yamane and N. Kosugi
  • 学会等名: 第31回電子材料シンポジ ウム(EMS-31)Th3-7
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺
  • 年月日: 2012-07-12
• [学会発表] Ishii, T. Ohta, NEXAFS study on carbon nanotube growth by surface decomposition of SiC (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Maruyama, S. Sakakibara, Y. Ishiguro, S.Naritsuka, K. Amemiya, H.
  • 学会等名: The Annual World Conference on Carbon (Carbon 2012), 497
  • 発表場所: Auditorium Maximum, Krakow, Porland
  • 年月日: 2012-06-18
• [学会発表] In situ NEXAFS study of Initial Growth Process of Carbon Nanotube by Surface Decomposition of SiC (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama, Satoshi Sakakibara, Hiroaki Itoh, Shigeya Naritsuka and Kenta Amemiya
  • 学会等名: 12th International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT11), P133 2011 年 7 月 11 日 & Satellite Meeting Metrology, Standardization and Industrial Quality of Graphene and Nanotubes (MSIGN11)
  • 発表場所: Cambridge, UK
  • 年月日: 20110711-15
• [学会発表] 高温NEXAFSその場測定によるカーボンナノチューブ成長初期過程の観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 丸山隆浩、榊原悟史、成塚重弥、雨宮健太
  • 学会等名: 第14回XAFS討論会3O02、岡崎コンファレンスセンター
  • 発表場所: 岡崎市
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] Formation Process of Carbon Nanocap in Carbon Nanotube Growth by Surface Decomposition of SiC (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Maruyama, S. Sakakibara, H. Ito, S.Naritsuka and K. Amemiya
  • 学会等名: International Conference on New Diamond and Nano Carbons 2011 (NDNC 2011), Kunibiki Messe
  • 発表場所: Matsue, Japan
  • 年月日: 2011-05-17
• [学会発表] SiC表面分解によるカーボンナノチ ューブ生成初期過程のその場NEXAFS測 定の試み (2010)
  • 著者名/発表者名: 丸山隆浩,榊原悟史,成塚重弥,雨宮健太
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演 会 17a-ZQ-3
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] SiC表 面分解法により形成したCNT/SiC接合界 面の電気的特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 榊原悟史,丸山隆浩,成塚重弥
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学 術講演会 16p-ZQ-3
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] Effects of Water Addition on Single-Walled Carbon Nanotube Growth by Alcohol Gas Source Method in High Vacuum (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama, Kuninori Sato, Shigeya Naritsuka
  • 学会等名: 11th International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT10), 278
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2010-06-30
• [学会発表] 表面分解法で4H-SiCと6H-SiCから成長したカーボンナノチューブのラマン分光法での比較 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石黒祐樹、榊原悟史、伊藤宏晃、丸山隆浩、成塚重弥
  • 学会等名: 第40回フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム1P-5
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 2010-03-08
• [学会発表] Purification of Carbon Nanotube Films Formed on SiC Substrates by Surface Decomposition (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama, Fumiya Nakahama, Shigeya Naritsuka
  • 学会等名: 2009 MRS Fall Meeting K 14.40, Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] Enhancement Mechanism of SWNT Yield with Al2Ox Buffer Layer in Low Temperature Growth,2009 MRS Fall Meeting K 5.27 (2009)
  • 著者名/発表者名: Kuninori Sato, Takahiro Maruyama, Shigeya Naritsuka
  • 学会等名: Hynes Convention Center and Sheraton Boston Hotel
  • 発表場所: Boston, MA, USA
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] SiC表面分解法により生成したカーボンナノチューブ膜の精製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 丸山隆浩,中浜郁也,成塚重弥
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会9p-ZR-11
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-09
• [図書] In Tech, Initial Growth Process of Carbon Nanotubes in Surface Decomposition of SiC (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama, 他
  • 総ページ数: 29-46
• [図書] Carbon Nanotube Growth by Surface Decomposition of SiC (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Maruyama, 他
  • 総ページ数: 131-148
  • 出版者: Nova Science Publishers
• [備考]
  • URL: http://wwwrz.meijo-u.ac.jp/labo/maruyama/index.html
• [産業財産権] グラフェン配線構造 (2011)
  • 発明者名: 成塚重弥,丸山隆浩
  • 権利者名: 学校法人 名城大学
  • 産業財産権番号: 特許,特許公開 2012-144421
  • 出願年月日: 2011-07-26
• [産業財産権] グラフェン素材の製造方法 (2011)
  • 発明者名: 成塚重弥,丸山隆浩
  • 権利者名: 学校法人 名城大学
  • 産業財産権番号: 特許,特許公開 2012-144420
  • 出願年月日: 2011-07-05
• [産業財産権] グラフェン素材の製造方法及びグラフ ェン素材 (2011)
  • 発明者名: 成塚重弥,丸山隆浩
  • 権利者名: 学校法人 名城大学
  • 産業財産権番号: 特許,特許公開 2012-144419
  • 出願年月日: 2011-06-14
• [産業財産権] グラフェン素材の製造方法及びグラフ ェン素材 (2011)
  • 発明者名: 成塚重弥,丸山隆浩
  • 権利者名: 学校法人 名城大学
  • 産業財産権番号: 特許,特許公開 2012-144415
  • 出願年月日: 2011-02-15