CN103648978A - 碳纳米墙排列体以及碳纳米墙的制造方法 - Google Patents

碳纳米墙排列体以及碳纳米墙的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103648978A
CN103648978A CN201280032880.XA CN201280032880A CN103648978A CN 103648978 A CN103648978 A CN 103648978A CN 201280032880 A CN201280032880 A CN 201280032880A CN 103648978 A CN103648978 A CN 103648978A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
substrate
wall
protuberance
width
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280032880.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103648978B (zh
Inventor
河原敏男
冈本一将
松本和彦
宇都宫里佐
松叶晃明
松本均
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NANO OPTONICS ENERGY Inc
Hokkaido University NUC
Nissin Electric Co Ltd
Osaka University NUC
Chubu University Educational Foundation
Original Assignee
NANO OPTONICS ENERGY Inc
Hokkaido University NUC
Nissin Electric Co Ltd
Osaka University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NANO OPTONICS ENERGY Inc, Hokkaido University NUC, Nissin Electric Co Ltd, Osaka University NUC filed Critical NANO OPTONICS ENERGY Inc
Publication of CN103648978A publication Critical patent/CN103648978A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103648978B publication Critical patent/CN103648978B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/18—Nanoonions; Nanoscrolls; Nanohorns; Nanocones; Nanowalls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
    • Y10T428/24612—Composite web or sheet

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

碳纳米墙排列体(10)具备基板(1)及碳纳米墙(2～9)。基板(1)包含硅。并且，基板(1)包含凸部(11)及凹部(12)。凸部(11)以及凹部(12)沿着方向DR1而形成在基板1的一个表面。凸部(11)以及凹部(12)是在垂直于方向DR1的方向DR2上交替地形成。凸部(11)在方向DR2上具有0.1μm～0.5μm的长度，凹部(12)在方向DR2上具有0.6μm～1.5μm的长度。而且，凸部(11)的高度为0.3μm～0.6μm。碳纳米墙(2～9)各自沿着基板(1)的凸部(11)的长度方向(＝方向DR1)而形成在凸部(11)上。

Description

碳纳米墙排列体以及碳纳米墙的制造方法
技术领域
本发明涉及一种碳纳米墙(carbon nanowall)排列体以及碳纳米墙的制造方法。
背景技术
目前，已知有一种碳纳米墙的制造方法(专利文献1)。上述制造方法是使用等离子体(plasma)装置来制造碳纳米墙。
等离子体装置具备平行平板型电容耦合等离子体产生机构、及游离基(radical)产生设备。平行平板型电容耦合等离子体产生机构对平行地配置在反应室内的第一电极及第二电极，施加具有13.56MHz的频率的5W～2kW左右的射频(Radio Frequency，RF)电力，在反应室内产生射频波等。
游离基产生设备在经由游离基导入口而连结于反应室的游离基产生室内，通过感应耦合等离子体(inductively-coupled plasma)来产生氢原子等游离基。所产生的游离基经由游离基导入口而被导入反应室内。
基板包含硅(silicon)，且配置于第二电极上。将甲烷气体(methane gas)导入反应室内，当反应室内的压力达到10毫托～1000毫托时，平行平板型电容耦合等离子体产生机构将射频电力施加至第一电极及第二电极。由此，在反应室内产生等离子体。
而且，游离基产生设备通过感应耦合等离子体，而在游离基产生室内产生游离基。并且，所产生的游离基经由游离基导入口而被导入反应室内。
由此，在基板上形成碳纳米墙。
并且，在专利文献1中，通过以基板面与从游离基产生室供给的游离基的流动方向成垂直的方式，将基板配置于第二电极上，从而获得经取向的碳纳米墙。
专利文献1：日本专利特开2006-69816号公报
发明内容
但是，当使用现有的碳纳米墙的制造方法来制造碳纳米墙时，存在无法沿着所需的图案(pattem)来使碳纳米墙取向的问题。
因此，本发明是为了解决此种问题而完成，其目的在于提供一种能够沿着所需的图案来使碳纳米墙取向的碳纳米墙排列体。
而且，本发明的另一目的在于提供一种能够沿着所需的图案来使碳纳米墙取向的碳纳米墙的制造方法。
根据本发明的实施方式，碳纳米墙排列体具备基板及多个碳纳米墙。在基板的一主面上，呈条纹(stripe)状或网格状地形成有凹凸形状。多个碳纳米墙是沿着凹凸形状的凸部的长度方向而形成在凸部上。并且，基板的面内方向上的凸部的宽度窄于基板的面内方向上的凹凸形状的凹部的宽度，且凸部的宽度为0.5μm以下。
而且，根据本发明的实施方式，碳纳米墙的制造方法是使用等离子体来制造碳纳米墙的制造方法，包括：第1工序，将在一主面上呈条纹状或网格状地形成有凹凸形状的基板配置于真空容器内；第2工序，将基板的温度升温至所需的温度；第3工序，向真空容器内导入包含碳原子的材料气体；以及第4工序，对电极施加高频电力，基板的面内方向上的凹凸形状的凸部的宽度窄于基板的面内方向上的凹凸形状的凹部的宽度，且凸部的宽度为0.5μm以下。
在本发明的实施方式的碳纳米墙排列体中，在基板的一主面上形成有凹凸形状，上述凹凸形状包含如下所述的形状，即：基板的面内方向上的凸部的宽度窄于基板的面内方向上的凹凸形状的凹部的宽度，且凸部的宽度为0.5μm以下的形状。其结果，多个碳纳米墙沿着凹凸形状的凸部的长度方向而形成在凸部上。
因而，能够使碳纳米墙沿着所需的图案来取向。
而且，本发明的实施方式的碳纳米墙的制造方法是使用等离子体而在形成有凹凸形状的基板上制造多个碳纳米墙。并且，基板的凹凸形状包含如下所述的形状，即：基板的面内方向上的凸部的宽度窄于基板的面内方向上的凹凸形状的凹部的宽度，且凸部的宽度为0.5μm以下的形状。其结果，当使用等离子体来在基板上形成碳纳米墙时，多个碳纳米墙将沿着基板的凸部的长度方向而成长。
因而，能够使碳纳米墙沿着所需的图案而取向。
附图说明
[图1]是本发明的实施方式的碳纳米墙排列体的立体图。
[图2]是表示制造图1所示的碳纳米墙排列体的等离子体装置的结构的剖面图。
[图3]是从图2所示的匹配电路侧观察的平面导体、供电电极以及末端电极的平面图。
[图4]是表示Y方向的平面导体的剖面图以及等离子体密度的图。
[图5]是表示图1所示的碳纳米墙排列体的制造方法的工序图。
[图6]是表示图案No.＝3～6的碳纳米墙的扫描电子显微镜(ScanningElectron Microscope，SEM)照片的图。
[图7]是表示图案No.＝7～10的碳纳米墙的SEM照片的图。
[图8]是表示图案No.＝11的碳纳米墙的SEM照片的图。
[图9]是表示图7所示的图案No.＝8、9的放大的SEM照片的图。
[图10]是基板表面上的开口率以及突出率的概念图。
[图11]是使用碳纳米墙的模具的立体图。
具体实施方式
参照附图来详细说明本发明的实施方式。另外，在图中，对于相同或相当的部分标注相同的符号并不再重复其说明。
图1是本发明的实施方式的碳纳米墙排列体的立体图。参照图1，本发明的实施方式的碳纳米墙排列体10具备基板1及多个碳纳米墙2～9。
基板1例如包含硅或玻璃(glass)。并且，基板1包含凸部11及凹部12。凸部11以及凹部12沿着方向DR1而形成在基板1的一个表面。方向DR1上的凸部11以及凹部12的长度既可与基板1的长度相同，也可短于基板1的长度。凸部11以及凹部12是在垂直于方向DR1的方向DR2上交替地形成。凸部11在方向DR2上具有0.1μm～0.5μm的长度。凹部12在方向DR2上具有0.6μm～1.5μm的长度。即，凸部11具有0.1μm～0.5μm的宽度，凹部12具有0.6μm～1.5μm的宽度。而且，凸部11的高度(＝凹部12的深度)为0.3μm～0.6μm。
这样，在基板1的一个表面上具有呈条纹状地配置的凹凸形状。
碳纳米墙2～9各自沿着基板1的凸部11的长度方向(＝方向DR1)而形成在凸部11上。
并且，碳纳米墙2～9各自具有10nm～15nm的厚度以及60nm～2500nm的高度。
这样，多个碳纳米墙2～9沿着基板1的凸部11的长度方向而排列。即，多个碳纳米墙2～9沿着所需的图案而取向。
图2是表示制造图1所示的碳纳米墙排列体10的等离子体装置的结构的剖面图。参照图2，等离子体装置100具备真空容器20、项板22、排气口24、气体导入部26、支架(holder)32、加热器(heater)34、轴36、轴承部38、遮罩(mask)42、分隔板44、平面导体50、供电电极52、末端电极54、绝缘凸缘(flange)56、衬垫(packing)57、58、屏蔽盒(shield box)60、高频电源62、匹配电路64及连接导体68、69。
真空容器20为金属制，经由排气口24而连接于真空排气装置。而且，真空容器20电性连接于接地节点(node)。顶板22以封堵真空容器20的上侧的方式，与真空容器20相接地配置。此时，在真空容器20与顶板22之间，配置真空密封用的衬垫57。
气体导入部26在真空容器20内配置于分隔板44的更上侧。轴36经由轴承部38而固定于真空容器20的底面。支架32被固定于轴36的一端。加热器34被配置在支架32内。遮罩42是在支架32的周缘部配置于支架32上。分隔板44在支架32的更上侧，以封堵真空容器20与支架32之间的方式而固定于真空容器20的侧壁。
供电电极52以及末端电极54经由绝缘凸缘56而固定于顶板22。此时，在项板22与绝缘凸缘56之间，配置真空密封用的衬圈58。
平面导体50以X方向上的两端部分别与供电电极52以及末端电极54相接的方式而配置。
供电电极52以及末端电极54如后所述，在Y方向(垂直于图2的纸面的方向)上，具有与平面导体50大致相同的长度。并且，供电电极52通过连接导体68而连接于匹配电路64的输出条(bar)66。末端电极54经由连接导体69而连接于屏蔽盒60。平面导体50、供电电极52以及末端电极54例如包含铜以及铝等。
屏蔽盒60配置于真空容器20的上侧，且与项板22相接。高频电源62连接于匹配电路64与接地节点之间。匹配电路64配置于屏蔽盒60上。
连接导体68、69包含在Y方向上具有与供电电极52及末端电极54大致相同的长度的板形状。
气体导入部26将从储气瓶(gas bomb)(未图示)供给的甲烷(CH4)气体以及氢(H2)气等气体28供给至真空容器20内。支架32支撑基板1。加热器34将基板1加热至所需的温度。轴36支撑支架32。遮罩42覆盖基板1的周缘部。由此，能够防止在基板1的周缘部形成生成物。分隔板44防止等离子体70到达基板1的保持机构。
供电电极52使从连接导体68供给的高频电流流经平面导体50。末端电极54将平面导体50的端部直接或经由电容器(capacitor)而连接于接地节点，从高频电源62朝向平面导体50地形成高频电流的闭环(closed loop)。
高频电源62例如将13.56MHz的高频电力供给至匹配电路64。匹配电路64抑制从高频电源62供给的高频电力反射而供给至连接导体68。
图3是从图2所示的匹配电路64侧观察的平面导体50、供电电极52以及末端电极54的平面图。参照图3，平面导体50例如包含长方形的平面形状，且具有边50a、50b。边50a长于边50b。并且，边50a沿着X方向而配置，边50b沿着Y方向而配置。
供电电极52以及末端电极54分别沿着平面导体50的边50b而配置于平面导体50的X方向的两端部。供电电极52以及末端电极54的Y方向上的长度优选接近平面导体50的平行于Y方向的边50b的长度(例如，与边50b的长度实质上相同)，以使高频电流14在Y方向上尽可能一样地流过，但供电电极52以及末端电极54的Y方向上的长度既可比边50b的长度稍短，也可比边50b的长度长。如果用数值来表示，则供电电极52以及末端电极54的Y方向上的长度只要设定为边50b的长度的85％以上的长度即可。
这样，供电电极52以及末端电极54包含方块(block)状的电极，因此能够使高频电流14在Y方向上大致一样地流经平面导体50。
当使用点状的电极来对平面导体50供给高频电流时，高频电流不会一样地流经平面导体50。一般而言，尽管对平面导体供给高频电力，但在平面导体的附近不存在等离子体的状态下，因集肤效应(skin effect)等，高频电流会集中地流经平面导体的与通电方向正交的剖面的四角。这是因为，高频的阻抗(impedance)的分布在平面导体的四角较小，而在其他部分较大。
图4是表示Y方向的平面导体50的剖面图以及等离子体密度的图。在等离子体装置100中，在平面导体50的附近产生等离子体70。即，如图4所示，当使高频电流14流经平面导体50时，在平面导体50的周围产生高频磁场16，由此，沿着与高频电流14相反的方向产生感应电场18。并且，电子经上述感应电场18加速而使平面导体50附近的气体28(参照图2)电离，从而在平面导体50的附近产生等离子体70，感应电流19沿着与感应电场18相同的方向(即，与高频电流14相反的方向)流经上述等离子体中。
这样，在平面导体50的附近产生等离子体70，当感应电流19沿着与高频电流14相反的方向流经上述等离子体70中时，流经平面导体50的高频电流14在与通电方向正交的Y方向上变得一样化。其理由如下。
在配电的技术领域中，已知的是：当在与流经汇流条(bus bar)之类的平面导体的电流靠近的其他导体中有电流沿着反方向流动时，导体的阻抗分布会相互变化，从而产生低阻抗化以及阻抗的一样化。这被认为与因电流沿着彼此相反的方向流动而导致磁通的交链数减少有关。在等离子体装置100中，将此种现象应用于平面导体与等离子体的关系。
因而，如图4所示，当在平面导体50的附近产生等离子体、尤其是高密度的等离子体70时，流经平面导体50内的高频电流14的分布在Y方向上一样化。此现象与具有上述方块状的供电电极52及末端电极54的情况相辅相成，从而高频电流14在Y方向上大致一样地分布而流经平面导体50内。由此，在平面导体50的等离子体70生成侧的面的附近，产生不仅在通电方向即X方向上，而且在与X方向正交的Y方向上也大致一样地分布的感应电场18以及感应电流19，通过上述感应电场18，能够遍及沿着平面导体50的面的广范围而产生均匀性良好的等离子体。上述等离子体密度分布D1如图4所示般大致一样。
这样，等离子体装置100通过使高频电流14一样地流经平面导体50，从而产生感应耦合型的等离子体。
图5是表示图1所示的碳纳米墙排列体10的制造方法的工序图。参照图5，当开始制造碳纳米墙排列体10时，例如，通过电子束光刻(electron beamlithography)，对具有1cm见方的大小的硅晶片(silicon wafer)进行图案化(patterning)，并通过反应性离子蚀刻(ion etching)来对硅晶片的一个表面进行蚀刻，以在硅晶片的一个表面形成凸部11以及凹部12。并且，将形成有凸部11以及凹部12的硅晶片作为基板1而配置到真空容器20内的支架32上(步骤S1)。
然后，使用加热器34将基板1升温中至400℃～600℃(步骤S2)。随后，气体导入部26将50sccm的CH4气体以及50sccm的H2气体或者100sccm的CH4气体供给至真空容器20内。即，向真空容器20内导入包含碳原子的材料气体(步骤S3)。然后，将真空容器20内的压力调整至1.33Pa。
随后，高频电源62将具有13.56MHz的频率的1kW的高频电力经由匹配电路64及连接导体68而施加至平面导体50(步骤S4)。
由此，在真空容器20内产生等离子体70，并在基板1的凸部11上自组织地形成碳纳米墙2～碳纳米墙9。此时，碳纳米墙2～碳纳米墙9的形成时间为10分钟～30分钟。
当从施加高频电力开始经过10分钟～30分钟时，停止高频电力的施加，并停止CH4气体以及H2气体(或CH4气体)的供给。由此，碳纳米墙排列体10的制造结束。
这样，使用感应耦合型的等离子体来制造碳纳米墙排列体10。
对改变基板1的凸部11的宽度、凹部12的宽度、基板温度以及反应时间来调查碳纳米墙的取向性的结果进行说明。
表1表示改变凸部11的宽度、凹部12的宽度、基板温度以及反应时间时的实验结果。此时，CH4气体以及H2气体的总流量、反应压力以及高频电力为固定，CH4气体的流量为50sccm，H2气体的流量为50sccm，反应压力为1.33Pa，高频电力为1kW。而且，基板1的凸部11的高度(＝凹部12的深度)也固定为0.6μm。
表1
图案No. 凹部的宽度(μm) 凸部的宽度(μm) 基板温度(℃) 反应时间(分钟) 取向性
1 0.3～0.4 0.4 600 30 无规
2 0.4 0.5～0.6 600 30 无规
3 0.7～0.8 1.2 600 30 无规
4 4.8～4.9 4.7～4.8 600 30 无规
5 0.6 0.3～0.4 600 30 取向
6 0.9 0.1 600 30 取向
7 1.5 0.4～0.5 600 30 取向
8 1.5 0.4～0.5 500 30 取向
9 1.5 0.4～0.5 400 30 取向
10 1.5 0.4～0.5 500 10 取向
11 5.1～5.2 4.3～4.4 600 30 无规
另外，在图案No.＝9、10的情况下，材料气体仅使用100sccm的CH4气体。
如表1所示，基板温度在400℃～600℃的范围内变化，反应时间在10分钟～30分钟的范围内变化。
在图案No.＝1～4、11中，碳纳米墙是无规(random)地形成在基板1上。
而且，在图案No.＝5～10中，碳纳米墙是取向地形成在基板1上。
图6是表示图案No.＝3～6的碳纳米墙的SEM照片的图。图7是表示图案No.＝7～10的碳纳米墙的SEM照片的图。图8是表示图案No.＝11的碳纳米墙的SEM照片的图。图9是表示图7所示的图案No.＝8、9的放大的SEM照片的图。
另外，在图6至图8中，上段表示倍率为10000倍的SEM照片，下段表示倍率为5000倍的SEM照片。而且，图6至图8所示的SEM照片是从垂直于基板1的方向观察时的碳纳米墙的SEM照片。
参照图6，当基板1的凸部11的宽度为1.2μm，凹部12的宽度为0.7μm～0.8μm，基板温度为600℃，反应时间为30分钟时，碳纳米墙是无规地形成在基板1上(参照图案No.＝3)。
而且，当基板1的凸部11的宽度为4.7μm～4.8μm，凹部12的宽度为4.8μm～4.9μm，基板温度为600℃，反应时间为30分钟时，碳纳米墙是无规地形成在基板1上(参照图案No.＝4)。
另一方面，当基板1的凸部11的宽度为0.3μm～0.4μm，凹部12的宽度为0.6μm，基板温度为600℃，反应时间为30分钟时，碳纳米墙是取向地形成在基板1上(参照图案No.＝5)。并且，在SEM照片中，具有一定宽度的白色的部分表示基板1的凸部11，可知碳纳米墙并未形成在基板1的凹部12内，而是沿着凸部11形成。
而且，当基板1的凸部11的宽度为0.1μm，凹部12的宽度为0.9μm，基板温度为600℃，反应时间为30分钟时，碳纳米墙也未形成在基板1的凹部12内，而是沿着凸部11形成(参照图案No.＝6)。
参照图7，当基板1的凸部11的宽度为0.4μm～0.5μm，凹部12的宽度为1.5μm，基板温度为600℃，反应时间为30分钟时，碳纳米墙少许形成在基板1的凹部12内，但大部分还是沿着凸部11形成(参照图案No.＝7)。
而且，当基板1的凸部11的宽度为0.4μm～0.5μm，凹部12的宽度为1.5μm，基板温度为500℃，反应时间为30分钟时，碳纳米墙并未形成在基板1的凹部12内，而是沿着凸部11形成(参照图案No.＝8)。如图9的图案No.＝8所示，在具有一定宽度的带状区域的大致中央的位置存在宽度窄的白色部分，这是因为，上述具有一定宽度的带状区域可认为是凸部11，上述宽度窄的白色部分可认为是碳纳米墙。
进而，当基板1的凸部11的宽度为0.4μm～0.5μm，凹部12的宽度为1.5μm，基板温度为400℃，反应时间为30分钟时，碳纳米墙并未形成在基板1的凹部12内，而是沿着凸部11形成(参照图案No.＝9)。此时，如图9的图案No.＝9所示，在具有一定宽度的带状区域的大致中央的位置也存在宽度窄的白色部分，这是因为，上述具有一定宽度的带状区域可认为是凸部11，上述宽度窄的白色部分可认为是碳纳米墙。
进而，当基板1的凸部11的宽度为0.4μm～0.5μm，凹部12的宽度为1.5μm，基板温度为500℃，反应时间为10分钟时，碳纳米墙并未形成在基板1的凹部12内，而是沿着凸部11形成(参照图案No.＝10)。图案No.＝10的SEM照片是与图案No.＝8、9的SEM照片同样的照片，因此在图案No.＝10中，如图9所示，也可认为碳纳米墙是形成在凸部11上。
参照图8，当基板1的凸部11的宽度为4.3μm～4.4μm，凹部12的宽度为5.1μm～5.2μm，基板温度为600℃，反应时间为30分钟时，碳纳米墙是无规地形成在基板1上。
因而，在图案No.＝5～10的情况下，碳纳米墙是沿着基板1的凹凸形状而取向地形成，随着图案No.从5朝向10，碳纳米墙的取向性提高。
图案No.＝7～9的碳纳米墙分别使用600℃、500℃以及400℃的基板温度而形成。因而，在400℃～600℃的基板温度的范围内，基板温度低的，碳纳米墙的取向性提高。并且，在400℃的基板温度中，也获得了取向的碳纳米墙。上述400℃的基板温度是能够使用低熔点基板以及低熔点绝缘物的温度。因而，能够增大使用碳墙来制造元件(device)时的材料选择的自由度。
图案No.＝5～10的碳纳米墙为取向，因此基板1的凸部11的宽度宜为0.1μm～0.5μm，凹部12的宽度宜为0.6μm～1.5μm。
并且，在图案No.＝5～10的情况下，碳纳米墙如上所述般选择性地形成在基板1的凸部11上。这表示：通过感应耦合型等离子体来分解CH4气体时生成的成长种容易附着于基板1的凸部11。
于是可认为：即使凸部11具有宽度实质上为零的三角形的剖面形状，碳纳米墙也会选择性地成长在凸部11上。
因而，凸部11的宽度只要为0.5μm以下即可。其结果，取向地形成碳纳米墙时的基板1的凹凸形状只要凸部11的宽度窄于凹部12的宽度，且凸部11的宽度为0.5μm以下即可。
在图案No.＝1的情况下，凸部11的宽度为0.5μm以下，但宽于凹部12的宽度，因此碳纳米墙是无规地形成在基板1上。
而且，在图案No.＝2的情况下，尽管也包括凸部11的宽度为0.5μm以下的情况，但由于宽于凹部12的宽度，因此碳纳米墙是无规地形成在基板1上。
进而，在图案No.＝3、4、11的情况下，由于凸部11的宽度大于0.5μm，因此碳纳米墙是无规地形成在基板1上。并且，如图案No.＝4、11般，当凸部11的宽度宽至4.7μm～4.8μm以及4.3μm～4.4μm时，即使形成有凹部12，但可认为仍等同于基板1的表面为平坦的情况，从而碳纳米墙是无规地成长。
因而，通过使用具有如下所述的凹凸形状的基板1，从而能够形成沿着所需的图案(＝基板1的凹凸形状)来取向的碳纳米墙，所述凹凸形状是凸部11的宽度窄于凹部12的宽度，且凸部11的宽度为0.5μm以下的形状。
表1所示的实验结果是凸部11的高度(＝凹部12的深度)为0.6μm时的实验结果，但只要凸部11的高度(＝凹部12的深度)至少为0.3μm，则可认为碳纳米墙将选择性地成长于凸部11上。
这是因为，只要凸部11的高度(＝凹部12的深度)至少为0.3μm，则凸部11的宽度相对于凸部11的高度(＝凹部12的深度)将成为1.7倍以下，从而产生凸部11与凹部12的差异。
因而，若将凸部11的高度(＝凹部12的深度)相对于凸部11的宽度之比设为纵横比，则碳纳米墙沿着所需的图案来取向时的纵横比只要为0.3μm／0.5μm＝0.6以上即可。
图10是基板1的表面上的开口率以及突出率的概念图。将基板1的表面上的开口率定义为(凹部12的宽度)／(凸部11的宽度+凹部12的宽度+凸部11的宽度)。而且，将基板1的表面上的突出率定义为(凸部11的宽度)／(凹部12的宽度+凸部11的宽度+凹部12的宽度)。
并且，若将凸部11的宽度设为W1、凹部12的宽度设为W2，则开口率由W2／(W1+W2+W1)来表示，突出率由W1／(W2+W1+W2)来表示。
表2表示针对表1所示的图案No.＝1～11来计算开口率以及突出率所得的结果。
表2
Figure BDA0000450838300000111
在碳纳米墙为取向的图案No.＝5～10中，开口率为0.43～0.82的范围，突出率为0.05～0.25的范围。
另一方面，在碳纳米墙为无规地形成的图案No.＝1～4、11中，开口率为0.23～0.37的范围，突出率为0.30～0.46的范围。
因而，在开口率为0.43以上的情况下或者突出率为0.25以下的情况下，碳纳米墙为取向。
其结果，在本发明的实施方式中，在凸部11的宽度窄于凹部12的宽度且凸部11的宽度为0.5μm以下的条件下，开口率优选在小于1的范围内设定为0.43以上，突出率优选设定为0.25以下。
并且，如图7所示，在图案No.＝7～10的情况下，碳纳米墙的取向性提高，因此开口率更优选为设定为0.60～0.65的范围，突出率更优选为设定为0.12～0.14的范围。
另外，在上述内容中，对基板1具有条纹状的凹凸形状的情况进行了说明，但在本发明的实施方式中并不限于此，基板1也可具有网格状的凹凸形状。因而，在图5所示的工序图的步骤S1中，将具有条纹状或网格状的凹凸形状的基板1配置于真空容器20内。
而且，在上述内容中，通过使用平面导体50来作为电极，从而产生感应耦合型的等离子体，但在本发明的实施方式中并不限于此，感应耦合型的等离子体无论使用何种形状的导体来产生皆可，一般而言，只要通过使高频电流流经电极(导体)来产生即可。因而，在图5所示的工序图的步骤S4中，将高频电力施加至电极。
进而，在上述内容中，对使用感应耦合型的等离子体来制造碳纳米墙排列体10的情况进行了说明，但在本发明的实施方式中并不限于此，碳纳米墙排列体10也可使用电容耦合型的等离子体以及电子回旋共振(ElectronCyclotron Resonance，ECR)等离子体等来制造，一般而言，只要使用上述的基板1并通过等离子体来制造即可。
对碳纳米墙排列体的应用进行说明。图11是使用碳纳米墙的模具的立体图。
参照图11，模具200具备基板201以及碳纳米墙231、232。基板201的表面具有网格状的凹凸形状。基板201上的凹凸形状包含与上述基板1上的凹凸形状同样的形状。碳纳米墙231沿着方向DR4而形成在基板201，碳纳米墙232沿着方向DR5而形成在基板201。
碳纳米墙231、232各自在基板201的表面上形成有多个，因此多个碳纳米墙231、232的排列体形成规定的图案。因此，模具200是为了使树脂成形为规定的图案而使用。
除此以外，碳纳米墙被用于薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)、散热器件以及真空开关(switch)等。并且，碳纳米墙在被用于TFT时，是被用于TFT的沟道(channel)层。
应认为，此次公开的实施方式在所有方面仅为例示，并非限制。本发明的范围是由权利要求书而非上述实施方式的说明所示，本发明的范围应涵盖与权利要求书均等的含义及范围内的所有变更。
产业上的可利用性
本发明适用于碳纳米墙排列体以及碳纳米墙的制造方法。

Claims (2)

1.一种碳纳米墙排列体，包括：
基板，在一主面上呈条纹状或网格状地形成有凹凸形状；以及
多个碳纳米墙，沿着所述凹凸形状的凸部的长度方向而形成在所述凸部上，
所述基板的面内方向上的所述凸部的宽度窄于所述基板的面内方向上的所述凹凸形状的凹部的宽度，且所述凸部的宽度为0.5μm以下。
2.一种碳纳米墙的制造方法，使用等离子体来制造碳纳米墙，所述碳纳米墙的制造方法包括：
第1工序，将基板配置于所述真空容器内，所述基板在一主面上呈条纹状或网格状地形成有凹凸形状；
第2工序，将所述基板的温度升温至所需的温度；
第3工序，向所述真空容器内导入包含碳原子的材料气体；以及
第4工序，对电极施加高频电力，
所述基板的面内方向上的所述凹凸形状的凸部的宽度窄于所述基板的面内方向上的所述凹凸形状的凹部的宽度，且所述凸部的宽度为0.5μm以下。
CN201280032880.XA 2011-07-05 2012-06-26 碳纳米墙排列体以及碳纳米墙的制造方法 Expired - Fee Related CN103648978B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011149002A JP5886547B2 (ja) 2011-07-05 2011-07-05 カーボンナノウォール配列体およびカーボンナノウォールの製造方法
JP2011-149002 2011-07-05
PCT/JP2012/066295 WO2013005610A1 (ja) 2011-07-05 2012-06-26 カーボンナノウォール配列体およびカーボンナノウォールの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103648978A true CN103648978A (zh) 2014-03-19
CN103648978B CN103648978B (zh) 2015-11-25

Family

ID=47436965

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280032880.XA Expired - Fee Related CN103648978B (zh) 2011-07-05 2012-06-26 碳纳米墙排列体以及碳纳米墙的制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20140127472A1 (zh)
JP (1) JP5886547B2 (zh)
CN (1) CN103648978B (zh)
WO (1) WO2013005610A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104505147A (zh) * 2014-11-13 2015-04-08 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 石墨烯纳米墙柔性导电薄膜的制备方法
CN105489394A (zh) * 2015-12-30 2016-04-13 广州墨储新材料科技有限公司 基于电磁场强化的等离子体化学气相沉积的石墨烯纳米墙制作方法
CN105679551A (zh) * 2015-12-30 2016-06-15 广州墨储新材料科技有限公司 基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电极制作方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5988304B2 (ja) * 2013-03-07 2016-09-07 学校法人中部大学 薄膜トランジスタおよびその製造方法
CN104163418A (zh) * 2013-05-16 2014-11-26 中山大学 一种可控定向生长石墨烯的方法及由该方法制备的石墨烯
JP2022187853A (ja) * 2021-06-08 2022-12-20 国立大学法人東海国立大学機構 カーボンナノウォール成長用金属基板とカーボンナノウォール付き金属基板とこれらの製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009234833A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Univ Nagoya カーボンナノウォール及びその製造方法
JP2010192367A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Toppan Printing Co Ltd ナノ炭素材料複合基板製造方法、ナノ炭素材料複合基板、電子放出素子
JP2010188493A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Toppan Printing Co Ltd ナノ炭素材料複合基板、電子放出素子、ナノ炭素材料複合基板の製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4762945B2 (ja) * 2003-08-27 2011-08-31 Ｎｕエコ・エンジニアリング株式会社 カーボンナノウォール構造体
JP2005097113A (ja) * 2004-11-26 2005-04-14 Mineo Hiramatsu カーボンナノウォールの製造方法と製造装置
JP4662067B2 (ja) * 2006-07-25 2011-03-30 トヨタ自動車株式会社 構造制御されたカーボンナノウォール、及びカーボンナノウォールの構造制御方法
JP2008056546A (ja) * 2006-09-01 2008-03-13 Ihi Corp 炭素構造体の製造装置及び製造方法
JP5578548B2 (ja) * 2010-03-16 2014-08-27 国立大学法人名古屋大学 カーボンナノウォールの選択成長方法および形成方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009234833A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Univ Nagoya カーボンナノウォール及びその製造方法
JP2010192367A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Toppan Printing Co Ltd ナノ炭素材料複合基板製造方法、ナノ炭素材料複合基板、電子放出素子
JP2010188493A (ja) * 2009-02-20 2010-09-02 Toppan Printing Co Ltd ナノ炭素材料複合基板、電子放出素子、ナノ炭素材料複合基板の製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104505147A (zh) * 2014-11-13 2015-04-08 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 石墨烯纳米墙柔性导电薄膜的制备方法
CN105489394A (zh) * 2015-12-30 2016-04-13 广州墨储新材料科技有限公司 基于电磁场强化的等离子体化学气相沉积的石墨烯纳米墙制作方法
CN105679551A (zh) * 2015-12-30 2016-06-15 广州墨储新材料科技有限公司 基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电极制作方法
CN105489394B (zh) * 2015-12-30 2018-01-23 广州墨羲科技有限公司 基于电磁场强化的等离子体化学气相沉积的石墨烯纳米墙制作方法
CN105679551B (zh) * 2015-12-30 2018-02-13 广州墨羲科技有限公司 基于Ni(OH)2/NiO纳米颗粒的石墨烯纳米墙超级电容器电极制作方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013014478A (ja) 2013-01-24
WO2013005610A1 (ja) 2013-01-10
JP5886547B2 (ja) 2016-03-16
US20140127472A1 (en) 2014-05-08
CN103648978B (zh) 2015-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103648978B (zh) 碳纳米墙排列体以及碳纳米墙的制造方法
US11276562B2 (en) Plasma processing using multiple radio frequency power feeds for improved uniformity
CN101785088B (zh) 等离子处理方法和等离子处理装置
KR100486712B1 (ko) 복층 코일 안테나를 구비한 유도결합 플라즈마 발생장치
EP2259663B1 (en) Plasma generator, plasma control method and method of producing substrate
JP5524076B2 (ja) プラズマチャンバへｒｆ電力を結合する装置
EP2299789A1 (en) Plasma generating apparatus and plasma processing apparatus
US20070193513A1 (en) Plasma generating method, plasma generating apparatus, and plasma processing apparatus
JP3726477B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
WO2018226273A1 (en) Plasma strip tool with multiple gas injection zones
WO1995015672A1 (en) Method and apparatus for planar plasma processing
US20210280389A1 (en) Large-area vhf pecvd chamber for low-damage and high-throughput plasma processing
JP3618333B2 (ja) プラズマ生成装置
US20030010453A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP2003115400A (ja) 大面積ウェハー処理のプラズマ処理装置
JP2001308071A (ja) Ｅ面分岐を有する導波管を用いたプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2021535275A (ja) 高密度プラズマ化学気相堆積チャンバ
KR101507390B1 (ko) 용량 결합 플라즈마 반응기
KR20100089541A (ko) 플라즈마 화학 기상 증착 장치
JP2000164578A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2012507133A (ja) 基板上にプロセシングされる材料の均一性を改善する堆積装置及びこれを使用する方法
KR100785404B1 (ko) 유도 결합형 플라즈마 안테나 및 이를 이용한 기판 처리장치와 방법
JP2004200233A (ja) プラズマ生成装置
TWI839420B (zh) 電漿沉積腔室及用以在基板上沉積多層膜之方法
KR101161169B1 (ko) 다중 용량 결합 전극 어셈블리 및 이를 구비한 플라즈마 처리장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151125

Termination date: 20160626