研究課題
単層カーボンナノチューブ(SWNTs)の物性を左右する直径と炭素結合方位（カイラル）の制御技術の確立は応用展開する上で急務の課題である。本研究の目的は，アルコール触媒気相成長（ACCVD）を用いるSWNTs成長中，特定の波長の高エネルギー極短パルスレーザ（自由電子レーザ）を照射することによって，照射光共鳴エネルギーに対応する所望のカイラルを持つSWNTsの成長を選択に促進できるプロセスを開発するところにある。えられた主な成果は次の通りである。１）コールドウォール型のCVD(CW-CVD)を用いた、高品質単層カーボンナノチューブ(SWNTs)の作製条件を明確にした。２）800nmのFEL照射をCW-CVDによるSWNTs成長中に行うことにより、固有のカイラルを持つSWNTsのみを選択的に成長させ、直径約1.1nmのバンドギャップが均一な半導体性SWNTsのみを成長することに成功し、さらにサファイア基板上に面内配向成長したSWNTsも確認した。３）最終年度、ホットウォール型のCVD(HW-CVD)装置も新に立ち上げた。HW-CVD装置では、ST-cutの水晶単結晶基板を用いて成長させた時、[100]方向に5μm以上の面内配向性SWNTsを成長させることに成功した。800nm FEL照射時には、直径約1.1nmの半導体性SWNTsおよび約1.6nmの金属性SWNTsが成長した。FEL照射による半導体性SWNTsの成長促進を確認した。一方、CW-CVDでは、800nm FELでは、直径約1.1nmのSWNTsのみが成長していたが、照射波長を700nmにすることで、0.91nmの直径を持つSWNTsを優先的に成長させることに成功した。以上のように、カイラリティ制御に重要なパラメーターを探索し、均一なバンドギャップを持つSWNTsを様々に作り分ける技術を確立することに成功した。
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