CN1274583C - 碳纳米管器件的制作方法及碳纳米管器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种良好且高重复性的使碳纳米管和电极进行欧姆接触的碳纳米管器件的制作方法，及被欧姆接触了的碳纳米管器件。碳纳米管器件的制作方法，包含使碳纳米管与内部电极连接的连接工序，其特征在于，上述连接工序包含：导体附着工序，在针状或者棒状的外部电极的端部或其周边附着导体；配置工序，使上述碳纳米管与上述内部电极的预定的连接部位接触或者接近地配置；接近工序，使附着了导体的上述外部电极的端部与上述连接部位接近；转移工序，使附着在上述外部电极上的导体向上述连接部位或其周边移动，以使上述碳纳米管和上述内部电极连接。

Description

碳纳米管器件的制作方法及碳纳米管器件
技术领域
本发明涉及一种至少包含碳纳米管的碳纳米管器件及其制作方法，具体地说涉及包含使该器件内的内部电极和碳纳米管连接的工序的碳纳米管器件制作方法以及碳纳米管器件。
背景技术
一般地称纤维状的碳为碳纤维，作为直径在数μm以上粗细的结构材料使用的碳纤维，以前已经研究出几种制作方法。其中，目前由PAN(聚丙烯腈)系和沥青(pitch)系原料制作的制作方法占主流。
与此不同，近年来发现的碳纳米管是直径在1μm以下粗细的管状材料，作为理想的材料，碳6角形网格平面与管轴平行地形成管，而且该管也是多层的。理论上可预想该碳纳米管由碳形成6角形网格连接的方法、及根据管的粗细形成金属或者半导体，希望将其作为将来的功能材料。
碳纳米管的合成一般利用电弧放电法，但近年来研究出激光蒸发法、热分解法、利用等离子等其他方法。在此，就近年来开发的碳纳米管加以简要说明。
(碳纳米管)
直径比碳纤维还细的在1μm以下的材料统称为碳纳米管，与碳纤维的区别没有明确的界限。狭义上讲，碳的6角形网格平面与轴大致平行的材料称为碳纳米管，在碳纳米管中也包含在碳纳米管的周围存在无定形的碳的情况(而且，在本发明中所谓的碳纳米管适用于此狭义的解释)。
将一般的狭义碳纳米管进一步地分类，称6角形网格的管的1根的构造而成的为单壁管(以下简称“SWNT”)，另一方面，称由多层6角形网格构成的为多壁管(以下有时简称为“MWNT”)。能得到什么样结构的碳纳米管在某种程度上由合成方法和条件决定，但是只生成相同结构的碳纳米管还不能做到。
碳纤维直径大，形成不了与轴平行的圆柱状网格结构。利用催化剂的气相热分解法，在管的中心附近形成与轴平行且为管状的网格结构，但很多时候在其周围附着着许多结构散乱的碳。
在此，以下就典型的碳纳米管制作方法即电弧放电法简单地加以说明。
电弧放电法最早由Iijima发现，在Nature(Vol.354，1991，p56～58)中有详细记载。所谓电弧放电法，就是在约13300Pa(100Torr)的氩气环境中用碳棒电极进行直流电弧放电的简单方法。碳纳米管在负电极表面的一部分上与5～20nm的碳微粒子共同生长。该碳纳米管是直径4～30nm长约1～50μm的管状碳网格重叠而成的层状结构，该碳网格与轴平行地形成螺旋状的结构。
螺旋的节距因每个管或者管内的每个层的不同而不同，多层管时层间距为0.34nm，与石墨的层间距大致相同。
因此，碳纳米管有良好的导电性，但为了用其制作电子器件(以下，有时简称为器件)的材料，还需要与电极连接。
如果将碳纳米管装在一对电极之间测定其电阻，则多数时候，测出的碳纳米管本身的阻值比预测的阻值大。这可以认为是碳纳米管和金属电极之间产生的接触电阻等引起的，要在工业上应用碳纳米管，极为重要的是减小该接触电阻，实现碳纳米管与电极间的欧姆接触。
多用金(金电极)作为碳纳米管的电极材料，但有时得到欧姆接触有时得不到，难以重现。
以下例举实现碳纳米管和金属电极之间欧姆接触的手段。
(1)将碳纳米管和碳粉石墨化后，使其介于电极和碳纳米管之间的方法。
(2)在金电极上配置碳纳米管，用电子束照射其接合部的方法(参照Applied Physics Letters，1998 Vol.73 274)。
(3)使用Au/Ti作为电极材料的方法(参照Applied PhysicsLetters，1999 Vol.75 627)。
(4)使用容易实现欧姆接触的Sc、Ti、V等过渡金属作为电极材料的方法(参照Applied Physics Letters，2000 Vol.76 3890)。
(5)通过加热使电极部位与碳纳米管的接合部积极地发生化合的方法。
a)如果将Si和过渡金属(Ti等)与碳纳米管接合并加热，则可确定该Si和过渡金属与碳纳米管的碳发生反应，生成是化合物的碳化物(碳化硅、碳化金属)。此时，碳纳米管和该碳化物在原子水平上平滑接合，两者的电连接变得良好(参照Science，1999 Vol.285 1719)。
b)如果将铌(Nb)和碳纳米管接合并加热到950℃，则可确定接合部是两者的化合物即碳化铌(参照Applied PhysicsLetters，2000 Vol.77 966)。
c)对在Ti/Au电极上接合了碳纳米管的器件进行800℃的热处理，使其接合部成为碳化钛，可确定两者有时是欧姆接触(参照Journal of Physics D，2000 vol.33 1953)。另外，在PhysicalReview Letters，2001 vol.87 256805中，报告了通过X线衍射分析在800℃以上可以形成稳定的TiC。
以上，通过各种方法实现了碳纳米管和电极的欧姆接触，但用哪种方法都难以实现完全的欧姆接触，欧姆接触的重复性不好。另外，加热使电极部位和碳纳米管的接合部积极地化合的方法，由于热恐怕会破坏碳纳米管本身，因此不能用很高温度加热，仍然难以实现欧姆接触，且欧姆接触的重复性不好。
发明内容
本发明的目的于提供一种碳纳米管器件的制作方法，采用了使碳纳米管和电极连接的连接工序，能使碳纳米管和电极实现良好且高重复性的欧姆接触，以及提供一种欧姆接触了的碳纳米管。
通过以下的本发明来达到上述目的。即本发明：
<1>一种碳纳米管器件的制作方法，含有使碳纳米管与内部电极连接的连接工序，其特征在于，上述连接工序包含：
导体附着工序，在针状或者棒状的外部电极的端部或其周边附着导体；
配置工序，使上述碳纳米管与上述内部电极的预定的连接部位接触或者接近地配置；
接近工序，使附着了导体的上述外部电极的端部与上述连接部位接近；
转移工序，使附着在上述外部电极上的导体向上述连接部位或其周边移动，以使上述碳纳米管和上述内部电极连接。
<2>是<1>中记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：转移工序是在上述外部电极和上述内部电极之间加电压，通过该电场产生的电力使在上述外部电极上附着的导体向上述连接部位移动的工序。
<3>是<2>中记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：在转移工序中，在上述外部电极和上述内部电极之间施加的电压是脉冲电压。
<4>是<1>中记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：转移工序是在上述外部电极和内部电极之间加电压，通过该电场产生的电力使在上述外部电极上附着的导体向上述连接部位移动的工序，在转移工序中，在上述外部电极和上述内部电极之间施加的电压是脉冲电压，而且该电压产生的电场强度比上述碳纳米管的电场蒸发阈值小。
<5>是<2>或者<3>中记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：上述外部电极的蒸发电场强度比上述导体的蒸发电场强度大。
<6>是<1>中记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：上述导体为颗粒状。
<7>是<6>中记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：上述导体是包含钛的颗粒。
<8>是<1>中记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：上述碳纳米管是多壁碳纳米管。
<9>是<1>中记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：上述碳纳米管是单壁碳纳米管。
<10>是<1>中记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：在上述外部电极上附着导体的端部是尖锐的。
<11>是<1>中记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：在上述连接工序中，还包含使上述连接部位的上述导体碳化的加热工序。
<12>是<1>中记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：在上述连接工序中使用扫描型探针显微镜。
<13>一种碳纳米管器件，至少包含与内部电极进行电连接的碳纳米管，其特征在于：具有使上述内部电极和上述碳纳米管电连接的导电颗粒。
<14>一种碳纳米管器件，是通过<1>中记载的碳纳米管器件的制作方法制作的碳纳米管器件，其特征在于：具有使上述内部电极和上述碳纳米管电连接的导电颗粒。
根据本发明，可以提供采用使碳纳米管和电极连接的连接工序制作碳纳米管的方法，能使碳纳米管和电极实现良好的而且高重复性的欧姆接触，以及可以提供欧姆接触的碳纳米管器件。
而且，在本发明中所谓“内部电极”是指包含碳纳米管器件的与碳纳米管器件电连接的电极，另外，所谓“外部电极”是在本发明的方法中用于在上述碳纳米管和上述内部电极的连接部位或者其周边配置上述导体的电极，是一种制作碳纳米管器件的工具。因此，外部电极不必包含在最终得到的碳纳米管器件中。
附图说明
图1是说明本发明中的导体附着工序的示意说明图。
图2是端部经电解腐蚀而尖锐化的钨探针的电子显微镜(SEM)照片(倍率150倍)。
图3是通过电场蒸发而开了孔的钛薄膜表面的电子显微镜照片(倍率25000倍)。
图4是示意地表示通过本发明的配置工序在基板表面形成的钛电极表面上配置了碳纳米管的状态的示意剖面图。。
图5是示意地表示通过本发明的接近工序，使钛颗粒附着在端部的钨探针，与在钛电极表面配置了碳纳米管的状态下的两者的连接部位接近的状态的示意剖面图。
图6是示意地表示通过本发明的转移工序经钛颗粒使钛电极和碳纳米管处于连接状态的示意剖面图。
图7是用AFM拍摄的经转移后的钛颗粒使钛电极和碳纳米管处于连接状态的表面凹凸图像。
图8是用AFM拍摄的经转移后的钛颗粒使钛电极和碳纳米管处于连接状态的表面凹凸立体图像。
图9是用SEM拍摄(倍率11000倍)的经转移后的钛颗粒使钛电极和碳纳米管处于连接状态的电子显微镜图像。
图10是示意地表示使实施加热工序操作后的碳纳米管和内部电极处于连接状态的示意剖面图。
图11是表示实施例中使用的SEM/STM复合装置的大致结构的概略结构图。
图12A是根据实施例得到的电极连接状态(加工后)和碳纳米管与电极只单纯地进行物理连接的状态(加工前)的电特性比较图，图12B是使碳纳米管和电极只单纯地进行物理连接的状态(加工前)的电特性图。
具体实施方式
在本发明的碳纳米管器件的制作方法中，作为制作对象的碳纳米管器件是包含作为器件材料的碳纳米管的一般器件，从只利用碳纳米管根据其电特性用作晶体管、二极管、管脚等，到碳纳米管本身构成器件的一部分并整体实现各种电气功能的器件，全部都有。用于任何一种器件都要求连接电极以便碳纳米管导通，本发明的特征是具有该电极连接工序。
本发明的连接工序至少可以划分为导体附着工序、配置工序、接近工序、转移工序，有必要可再包含加热工序。
以下逐次说明本发明的连接工序中作为其下位概念的上述各工序。而且，在本实施例中使用扫描式探针显微镜(STM)。扫描式探针显微镜可在纳米级边观察边操作之外，还可以使用STM的探针作为本发明的外部电极，因此适合在本发明的方法中使用。
(导体附着工序)
导体附着工序是在针状或者棒状外部电极的端部或其周边附着导体的工序。
图1是用于说明导体附着工序的示意说明图。图1中，10是STM的钨探针，将其一端部配置在适当的基板11表面上形成的钛薄膜12的对面，并成接近状态。较为理想的是，钨探针10和钛薄膜12之间的距离充分接近以达到发生后述的电场蒸发的程度。具体地讲，根据所加电压和使用的各种材料的种类等适当地设定。
在本实施例中，使用钨探针10作外部电极，但在本发明中外部电极并不限于此，如果是用针状或者棒状导体作的，也可没有问题地使用。但理想的是，在上述外部电极上，附着导体的端部是尖锐的。使上述外部电极的端部尖锐化的方法没有特殊限制，可以采用电解腐蚀等公知方法。图2所示是电解腐蚀使端部尖锐化了的钨探针10的电子显微镜(SEM)照片(倍率150倍。但是倍率由于照片的拉伸等产生有误差。以下的SEM照片也一样。)
钛薄膜12是作为外部电极在钨探针10的端部或者其周边附着的导体。在本实施例中使用钛，但是本发明并不仅限于此，可以使用各种金属，其中最好是钛、钪、钒以及包含它们的合金，特别是包含钛的。
如图1(a)所示，在钨探针10和基板11之间，使钨探针10成为阳极、基板11成为阴极来接装电源装置13。接下来，当由电源装置13施加直流电压时，如图1(b)所示钛薄膜12产生电场蒸发并颗粒化，在钨探针10的端部或其周边附着钛颗粒14。此时，钛从钛薄膜12的表面向钨探针10转移，因此在钛薄膜的表面产生孔。图3所示是由电场蒸发而产生孔的钛薄膜12表面的电子显微镜照片(倍率25000倍)。
在钨探针10和基板11之间施加电压，例如，使用矩形脉冲电压。电压的大小，具体来讲根据钨探针10和钛薄膜12之间的距离以及探针的粗细、所用各种材料的种类等适当地设定。另外，通过适当地选择这些，可以调整在钨探针10上附着的导体(钛颗粒14)的量(颗粒直径)。
上述外部电极用比上述导体难以发生电场蒸发的材料较为理想。用比上述导体难以发生电场蒸发的外部电极，通过施加电场可以使上述导体有效地附着在外部电极的端部或者其周边。作为发生电场蒸发难易的指标可以采用蒸发电场强度。所谓蒸发电场强度可以用以下的式子(1)表示。
式子(1)…电场蒸发强度的计算式
F ev &ap; 1 n r 0 [ &Lambda; &Sigma; i = 1 n I i - n&Phi; - 3.6 n 2 r 0 - 3.6 n 2 ( d - r 0 ) - kT ln ( v k ) ]
上式(1)中，Fev表示蒸发电场强度，Λ表示和衬底原子的接合力，In表示n价的离子化能量，φ表示功函数，r0表示原子半径，d表示从外部电极前端到样品表面的距离。
因此，作为上述外部电极的蒸发电场强度最好比上述导体的蒸发电场强度大。
下表1所示是根据上式(1)算出的蒸发电场强度Fev与在本实施例中用作上述导体的钛和其它金属的关系。
          V/Al+    0.81                  V/Zn-    1.01     ←—— Ti2+ 1.17Au-    1.71Fe2+   1.73Ge2+   1.78       根据式(1)算出Cu+    1.78Ni2+   1.97Co2+   2.07Si2+   2.26Mo2+   2.67Pt2+   3.08W3+    3.37C-     4.79
※Physical Review B，1991 vol.44 13703 Table1：蒸发电场强度
如上表1所示，可知在本实施例中作为外部电极使用的钨与作为上述导体使用的钛相比蒸发强度Fev足够大。
在本实施例中的钨探针10上附着有钛颗粒14，但附着在本发明的外部电极上的导体是颗粒状较为理想。作为颗粒状的导体，在后述的转移工序中被转移时，将实现良好的欧姆接触、高的重复性。而且，导体不必要是1个颗粒，也可以是多个簇状的导体。
(配置工序)
配置工序是使碳纳米管与器件的内部电极的预定的连接部位(本发明中所说的“连接部位”是指要连接碳纳米管在内部电极的部位)接触或者接近配置的工序。配置的时候，即使不完全接触，也可以根据本发明的方法使两者最终接近到接触的程度。
此处使用的碳纳米管可以是多壁碳纳米管(MWNT)，也可以是单壁碳纳米管(SWNT)。选择适合用作器件的碳纳米管即可。另外，本发明中所说的碳纳米管的概念可以包含公知的作为碳纳米管的变形的圆锥形(纳米喇叭管)、纳米空心颗粒、纳米线圈、管径在长的方向变化的纳米管等，也可以适当地使用它们。
图4是示意地表示在硅圆片等基板15表面形成的作为内部电极的钛电极16a、16b的表面上，配置了碳纳米管17的状态的示意剖面图。通过在钛电极16a、16b表面搭载碳纳米管17，使碳纳米管与内部电极这样简单地接触或者接近。通过使用扫描型探针显微镜可以容易地实行这样的配置操作。
(接近工序)
接近工序是使附着了导体的上述外部电极的端部与上述连接部位接近的工序。上述外部电极的端部和上述连接部位之间的距离要充分地接近，以达到产生后述的电场转移的程度。具体地说，根据施加的电压和使用的各种材料的种类等适当地进行设定。
图5是示意地表示通过实施上述配置工序的操作，在图4的钛电极16a、16b的表面配置了碳纳米管17的状态下，通过实施由图1说明的上述导体附着工序的操作，使钛颗粒14附着在端部的钨探针10与两者的连接部位处于接近的状态的示意剖面图。在图4中，连接部位是钛电极的2个位置16a、16b，但本图表示使钨探针10与钛电极16a和碳纳米管17的连接部位处于接近的状态。当然，在使钛电极16b和碳纳米管17的连接部位连接时，使钨探针10与该连接部位接近。
再有，如图5所示，在钨探针10和钛电极16a之间安装电源装置18，使钨探针10为阳极，钛电极16a为阴极。
(转移工序)
转移工序是使在上述外部电极上附着的导体向上述连接部位或者其周边移动而使上述碳纳米管和上述内部电极连接的工序。此处，所谓“连接部位或者其周边”是指要连接碳纳米管的在内部电极上的部位及其周边，还有与碳纳米管上的连接部位进行接触的部位及其周边。
作为转移工序，如果是使在上述外部电极上附着的导体能向上述连接部位或者其周边移动的操作，那么不管采用何种方法，都要在上述外部电极和上述内部电极之间施加电压，通过该电场产生的电力使在上述外部电极上附着的导体向上述连接部位移动。
即，在图5中由电源装置18在钨探针10和钛电极16a之间施加直流电压，通过该电场产生的电力，使钨探针10端部的钛颗粒14向钛电极16a和碳纳米管17的连接部位移动。通过实行该转移工序的操作，经钛颗粒使钛电极16a和碳纳米管17在连接部位良好地进行欧姆接触。在钛电极16b和碳纳米管17的连接部位也实施该操作，使钛电极16a、16b和碳纳米管17进行欧姆接触，根据需要进一步地实施各种操作制作成器件，得到本发明的碳纳米管器件。
图6是示意地表示经钛颗粒14’、14”使钛电极16a、16b和碳纳米管17处于连接状态的示意剖面图。另外，图7～图9所示是实际中用各种方法拍摄的使用转移后的钛颗粒使钛电极和碳纳米管处于连接状态的显微镜图像。图7是用AFM拍摄的表面凹凸的图像，图8是用AFM拍摄的表面凹凸的立体图像，图9是用SEM拍摄(倍率11000倍)的图像。看这些照片就知道钛颗粒在钛电极和碳纳米管的连接部位被转移。
在钛电极16a、16b和碳纳米管17之间施加的电压最好是脉冲电压(例如矩形波)。具体来讲，根据钨探针10和上述各连接部位的距离以及使用的各种材料种类适当地设定电压的大小。
如果施加大脉冲电压，则有时碳纳米管本身会消失(蒸发)。因此，最好施加以该电压为上限的脉冲电压。可以知道这种消失(蒸发)现象与电场蒸发强度有关。即，在转移工序由在上述外部电极和上述内部电极之间施加的电压而产生的电场强度，要比上述碳纳米管的电场蒸发阈值小。
通过实施上述个工序的操作，可制作出本发明的碳纳米管器件。而且，本发明的碳纳米管器件至少包含与内部电极电连接的碳纳米管，其特征在于：具备使上述内部电极和上述碳纳米管电连接的导电颗粒。
本技术的特征在于：是通过施加电压等方法使金属颗粒等导体附着在外部电极上以及通过施加电压等操作在碳纳米管和内部电极的连接部位转移该导体的组合。单纯地只在碳纳米管和内部电极的连接部位施加脉冲电压，内部电极和碳纳米管大致同电位，电场效果小。因此，难以改善内部电极和碳纳米管的欧姆性。
于此相对，如本发明这样存在导体时，为可在碳纳米管表面和外部电极之间以及内部电极和外部电极之间分别施加电场，首先，除去部分表面异物(妨碍欧姆性的)。然后，在导体被转移时使碳纳米管表面和导体及内部电极和导体分别连接成欧姆接触状态，可以推测其结果将改善碳纳米管表面和内部电极的电连接(欧姆性)。另外，可以预测由于导体起到接合剂的作用，将提高固定性能。
再有，推测由于电场的加速效果，将提高导体与碳纳米管和基板电极的电接触(欧姆性)。
在钛颗粒作为导体之外，例如用金颗粒也可以改善欧姆性。但是，使用钛颗粒更能确保重复性良好的欧姆接触。虽然还不确定，但能预想在与被电场加速了的钛颗粒接触中，与碳纳米管表面产生化学的结合(由碳化钛形成的共有结合)。
而且，关于使用STM探针通过电场蒸发形成的颗粒，在[PhysicalReview Letter，1990 vol.65 2418]、[Physical Review B，1991Vol.44 13703]、[Japan Journal of applied physics，1994 vol.33 L1358]、[Japan Journal of applied physics，1999 vol.383863]中记载着使金属材料在基板侧产生电场蒸发，从而在基板上形成颗粒的方法，利用这些方法，可以使作为导体的导电颗粒附着在外部电极上。上述4个文献之中，在前3个文献中给出了主要使用金作为形成颗粒的材料的例子，最后的文献中给出了使用镍的例子。
(加热工序)
在本发明中使用碳化材料作为导体(导电性颗粒)时，通过转移工序使上述碳纳米管和上述内部电极连接后，再实施加热工序的操作，可以使上述碳纳米管和上述内部电极的物理连接更强固。该加热工序在本发明中不是必须的工序。另外，很多时候只用转移工序也可以得到充分强固的连接。
这里所谓加热工序是在上述连接部位使上述导体碳化的工序。
在加热后，与以前技术一样，进行导体和碳纳米管碳化的化合。但是，根据碳纳米管的种类，由于有时被此热破坏，因此要留意加热温度、加热时间。
图10是示意地表示经加热工序的操作后的碳纳米管17和作为内部电极的钛电极16a、16b处于连接状态的示意剖面图。钛颗粒14’、14”碳化后成为碳化钛19’、19”，碳纳米管17和钛电极16a、16b的物理连接变得更稳固。
<实施例>
以下通过举例更具体地说明本发明，本发明不只限于以下的实施例。
<共通的实验条件>
·提供给实验用的装置：SEM/STM复合装置(SEM：日立公司制造的S-4500，STM：TopoMetrix AtomTracer)……图11所示是其简要结构
·脉冲施加装置：惠普公司制造的HP8114A
·加工条件：接近时的沟道电流值……0.5nA、偏压……1V对其重叠施加脉冲电压、不切断反馈电路
·使用基板：附有500nm氧化膜的硅晶片
·真空度：-10-6Torr(-1.33×10-4Pa)
<实施例1>
(探针的尖锐化)
预备直径250nm的钨线作为钨探针(外部电极)。阳极一侧使用该钨探针，与其相对的电极使用白金(阴极)，施加电势差为1.4V的电压，在KHO浓度为0.25N(规定)的碱溶液中，进行5分钟左右的电解腐蚀，使一端部尖锐化，如图2所示照片的状态。
(导体附着工序……钛颗粒从钛薄膜向探针端部附着)
如图1(a)所示，使用在基板11表面形成厚500的钛薄膜12，使钨探针10接近钛薄膜12的表面直到为6，施加10V的电压(脉冲电压、脉冲宽度150μ秒、矩形波)。其结果如图1(b)所示，在钨探针10下部的钛薄膜12上生成孔，钛颗粒14附着在钨探针10的端部。在钛薄膜12上生成了孔的状态如图3所示的SEM照片。
(配置工序)
使用SPM在如图4所示的由钛薄膜形成的钛电极16a、16b的表面配置碳纳米管17。
(接近工序以及转移工序)
使附着有钛颗粒14的钨探针10，与钛电极16a上的和碳纳米管17连接的连接部位接近，使其配置在与离钛电极16a表面6的位置处。在此状态下，施加电压条件为6V及12V的脉冲电压。
在施加电压为6V时未确认钛颗粒14的移动，看不出欧姆特性的改善。但是，在施加电压为12V时钛颗粒向基板15侧(钛电极16a和碳纳米管17的连接部位以及其周边)移动，可以看到欧姆特性的大幅改善。
此操作也对钛电极16b上的与碳纳米管17连接的连接部位实施。这样，如图6所示钛颗粒14’、14”被转移，钛电极16a、16b和碳纳米管17处于连接状态。
图12所示是根据本实施例使电极连接后的状态(图6的状态……加工后)和使碳纳米管和电极只单纯地进行物理连接的状态(图4的状态……加工前)的电特性比较图。由图12的曲线图可知：根据本实施例，碳纳米管17和电极实现了良好的欧姆接触。
实施例2
通过对由实施例1得到的样品进行800℃的加热处理，实施加热工序的操作。由此使钛颗粒和碳纳米管化合碳化，成为碳化钛19’、19”。
得到的碳纳米管器件与实施例1一样，经确认具有良好的欧姆接触。使用缺陷多的碳纳米管或者使用残存催化剂的碳纳米管时，偶尔会见到碳纳米管本身断裂的结果。
比较例1
通过导体附着工序，钨探针处于从钛薄膜向探针端部附着钛颗粒的状态，与实施例1一样，使用如上所述的钨探针实施配置工序以后的操作。作为转移工序的脉冲电压的条件，施加的电压为4V、6V、8V、10V、12V以及15V。
施加4V～12V的电压为止看不到任何变化。即，到12V为止金电极和碳纳米管的欧姆特性未改善。另外，施加15V的电压偶尔会见到碳纳米管被破坏(切断)。对于连接状态，施加15V的电压会发生改善钛电极16a、16b和碳纳米管17的欧姆性的情况以及未改善的情况。这被认为是因为存在碳纳米管17被破坏的情况，所以造成物理上的分离或者使两者的连接面积减少。

Claims (10)

1.一种碳纳米管器件的制作方法，包含使碳纳米管与内部电极连接的连接工序，其特征在于，上述连接工序包含以下工序：
导体附着工序，在针状或者棒状的外部电极的端部或其周边附着导体，其中上述导体为颗粒状；
配置工序，使上述碳纳米管与上述内部电极的预定的连接部位接触或者接近地配置；
接近工序，使附着了导体的上述外部电极的端部与上述连接部位接近；和
转移工序，在上述外部电极和内部电极之间施加脉冲电压，通过该电场产生的电力使在上述外部电极上附着的导体向上述连接部位或其周边移动，以使上述碳纳米管和上述内部电极连接。
2.如权利要求1记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：上述外部电极的蒸发电场强度比上述导体的蒸发电场强度大。
3.如权利要求1记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：在转移工序中，在上述外部电极和上述内部电极之间施加的脉冲电压所产生的电场强度比上述碳纳米管的电场蒸发阈值小。
4.如权利要求1记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：上述导体是包含钛的颗粒。
5.如权利要求1记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：上述碳纳米管是多壁碳纳米管。
6.如权利要求1记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：上述碳纳米管是单壁碳纳米管。
7.如权利要求1记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：在上述外部电极上附着导体的端部是尖锐的。
8.如权利要求1记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：在上述连接工序中，还包含使上述连接部位的上述导体碳化的加热工序。
9.如权利要求1记载的碳纳米管器件的制作方法，其特征在于：在上述连接工序使用扫描型探针显微镜。
10.一种碳纳米管器件，根据权利要求1记载的碳纳米管器件的制作方法制成，其特征在于：具备使上述内部电极和上述碳纳米管电连接的导电颗粒。
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