DE10257025A1

DE10257025A1 - Verfahren zur Herstellung von Carbon-Nano-Tubes

Info

Publication number: DE10257025A1
Application number: DE10257025A
Authority: DE
Inventors: Xinhe Tang; Klaus Mauthner; Ernst Hammel; Hans Loeschner; Elmar Platzgummer; Gerhard Stengl
Original assignee: Ims Ionen Mikrofabrikations Systems GmbH; Electrovac AG; Electrovac Fabrikation elektrotechnischer Spezialartikel GmbH
Current assignee: Ims Ionen Mikrofabrikations Systems GmbH; Electrovac AG; Electrovac Fabrikation elektrotechnischer Spezialartikel GmbH
Priority date: 2001-12-12
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2003-06-26
Also published as: GB2384008A; GB0226900D0; US20060068096A1; JP2003226509A; US7033647B2; GB2384008A9; GB2384008B

Abstract

Verfahren zur Synthetisierung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (carbon nano tubes, CNTs) durch katalytische Abscheidung von Kohlenstoff aus einer Gasphase auf einer auf einem Trägerelement gebildeten Katalysatorschicht, wobei ein Ionenstrahl vor, während und/oder nach der Bildung der Kohlenstoff-Nanoröhrchen zur Modifizierung der physikalischen, chemischen und/oder Leitungseigenschaften der Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthetisierung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (carbon nano tubes, CNTs) auf einer auf einem Trägerelement gebildeten Katalysatorschicht durch katalytische Abscheidung von Kohlenstoff aus einer Gasphase.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind für ihre Leiter- und Halbleiter-Eigenschaften infolge ihrer länglichen röhrenförmigen Struktur bekannt. Sie werden insbesondere auf dem Gebiet der industriellen Technik verwendet. Bei den meisten industriellen Anwendungen der CNTs besteht ein Bedarf zur Verbesserung des Produktionsverfahrens, um eine höhere spezifische Qualität bei gesteigerten Mengen zu erhalten.

Eine Reihe von Verfahren zur Synthetisierung vertikal ausgerichteter CNTs sind aus dem Stand der Technik bekannt. Den Großteil der Synthese umfasst die Bildung einer Katalysatorschicht, auf welcher die CNTs gebildet werden. Beliebte Verfahren zum Erhalt einer solche Katalysatorschicht sind Sputtern, Abscheideverfahren, wie Elektronenstrahl- Abscheidung, thermische Abscheidung u. dgl. Zu den bevorzugten Verfahren, um CNTs auf dieser wachsen zu lassen, zählen Lichtbogenentladung, Laserverdampfung, Gasphasensynthese, die chemische Gasphasenabscheidung (CVD, chemical vapor deposition), zu welchen das CVD Verfahren, Plasma-CVD u. dgl. zählen.

Jüngste Bemühungen zeigen, dass CNTs auf definierten lokalen Flächen auf der Katalysatorschicht entwickelt werden, um vertikal ausgerichtete Nanoröhrchen zu erhalten, aus welchem Grund eine Bildung solcher lokaler Flächen vor der Entwicklung der Kohlenstoff- Nanoröhrchen vorgenommen werden muss.

Die EP 1 059 266 A1 beschreibt ein Verfahren zur Synthetisierung von Kohlenstoff- Nanoröhrchen, bei welchem eine Katalysatorschicht, welche katalytische Metallteilchen umfasst, durch Wärme-Abscheidung, Sputtern oder Elektronenstrahl-Abscheidung erhalten wird. Lokal isolierte katalytische Metallteilchen aus der Metall-Katalysatorschicht werden danach durch Ätzen der Katalysatorschicht gebildet. Eine weitere Möglichkeit zum Erhalt isolierter Teilchen ist die Verwendung der Photolithographie. Dabei ist die Katalysatorschicht mit Photoresist beschichtet und einer Belichtungs- und Entwicklungsbearbeitung zur Bildung eines Photoresist-Musters in Nanogröße unterzogen, welches als Ätzmaske zur Bildung der einzelnen katalytischen Teilchen verwendet wird. Die Größe und Dichte der Teilchen kann durch Einstellung der Größe und Dichte des Photoresist-Musters kontrolliert werden. Das Wachstum der Nanoröhrchen geschieht durch thermische CVD-Verfahren, wobei ein Kohlenstoffgas als Quelle zu einer thermischen CVD-Vorrichtung zur Bildung der Kohlenstoff-Nanoröhrchen geliefert wird.

Wenn man die Elektronenstrahl-Abscheidung zum Erhalt einer Katalysatorschicht verwendet, findet die tatsächliche Abscheidung nicht auf dem Trägerelement statt, auf welchen die Elektronen auftreffen. Die Elektronenstrahlen werden verwendet, um Teilchen von der Oberfläche des Metallkatalysators verdampfen zu lassen, die dann als katalytisch aktive Teilchen auf dem Trägerelement abgeschieden werden. Die Bildung einer Katalysatorschicht kann nicht direkt auf dem Trägerelement durchgeführt werden.

Die Präparation einer bestehenden Katalysatorschicht durch die Verwendung von Elektronenstrahlen, insbesondere hinsichtlich photolithographischer Verfahren, besonders ein Belichten, führt zu großen Einschlagtiefen auf der Oberfläche der Katalysatorschicht. Dies führt nicht oft zu einem günstigen Ergebnis, da das Auftreffen von Elektronen den Katalysator leicht beschädigen kann und zusätzliche Verfahrensschritte notwendig sind. Dies stellt deutlich einen wesentlichen wirtschaftlichen Nachteil dar, wenn eine Massenproduktion erforderlich ist.

Ätzmethoden, die vorzugsweise bei der industriellen Massenfertigung auf dem Gebiet der Nanotechnologie verwendet werden, sind zeitaufwändige Verfahren, da eine Reihe von Verfahrensschritten für die Präparation einer Katalysatorschicht notwendig sind. Weiter sind zusätzliche Substanzen und/oder Materialien erforderlich, um solche Präparationen durchzuführen. Dies kann sich leicht auf die katalytischen Teilchen nachteilig auswirken, und eine ordentliche Synthese einer CNT nach der Präparation einer Katalysatorschicht ist nicht zufriedenstellend. Es könnte sogar zur Behinderung des gesamten Prozesses der Synthetisierung von CNTs führen. Diese Faktoren, insbesondere der Zeitaufwand und der Kostenfaktor, spielen eine wichtige Rolle in der industriellen Produktion.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Synthetisierung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen vorzusehen, welches die oben erwähnten Probleme limitiert oder vermeidet und den gesamten Prozess vereinfacht. Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist, die kontrollierte Synthese von CNTs durch eine Verringerung und sogar das Weglassen von Verfahrensschritten, d. h. Präparationsschritten, zu erreichen. Außerdem ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu erhalten, welches die Kontrolle und die Beeinflussung der CNTs während und/oder nach der Synthese ohne zusätzliche Mittel oder Vorrichtungen vorsieht.

Das Ziel der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Synthetisierung von CNT auf einer auf einem Trägerelement gebildeten Katalysatorschicht durch katalytische Abscheidung von Kohlenstoff aus einer Gasphase erreicht, wobei ein Ionenstrahl vor, während und/oder nach der Bildung der Kohlenstoff-Nanoröhrchen zur Modifizierung der physikalischen, chemischen und/oder leitenden Eigenschaften der Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet wird. Die Synthetisierung von CNTs durch die Durchführung dieses Verfahrens ist infolge seiner hohen verfahrensmäßigen Flexibilität vorteilhaft. Die Verwendung eines Ionenstrahls zeigt eine Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten auf, die auch die Bildung der Katalysatorschicht auf einem Trägerelement sowie eine weitere Präparation derselben umfasst. Somit wird das nachfolgende in situ-Wachstum von Nanoröhrchen auf dem Katalysator in besonders kontrollierter Weise vorgesehen. Bei der Bildung des Katalysators ist es bevorzugt, dass der Ionenstrahl in Bezug auf katalytisch aktive Teilchen verwendet wird. Dies ist von Vorteil, weil eine Abscheidung direkt auf dem Trägerelement, ohne Bedarf an irgendeinem zusätzlichen Mittel, durchgeführt werden kann. Hinsichtlich der Präparationszwecke einer Katalysatorschicht unabhängig von ihrer Herstellung ist die Anwendung eines Ionenstrahls vorteilhaft, weil das Auftreffen von Ionen auf der Oberfläche der Katalysatorschicht auf dieser keine großen Einschlagtiefen verursacht und somit keine Nachteile für die Oberfläche und/oder deren katalytische Teilchen bewirkt. Weiter kann die Präparation einer Katalysatorschicht vor der Entwicklung von CNTs durch die Verwendung eines Ionenstrahls die Bildung definierter (isolierter) lokaler Bereiche katalytisch aktiver Teilchen auf dieser Schicht, oder sogar einzelner katalytisch aktiver Teilchen, umfassen, wodurch eine Kontrolle des nachfolgenden Wachstums der CNTs, insbesondere in Bezug auf ihre vertikale Ausrichtung, vorgesehen wird. Eine solche Kontrolle kann auch erhalten werden, wenn ein Ionenstrahl während des Wachstums der CNTs verwendet wird, wodurch physikalische, chemische und/oder leitende Eigenschaften dieser CNTs modifiziert werden können. Nach der Bildung der Kohlenstoff-Nanoröhrchen ist die Anwendung eines Ionenstrahls bevorzugt, weil bereits gebildete CNTs nach Bedarf leicht verändert werden können. Somit können physikalische, chemische und/oder die Leitfähigkeit betreffende Eigenschaften dieser Kohlenstoff-Nanoröhrchen auf sehr einfache und rasche Weise verbessert werden.

Im Folgenden bedeutet der Ausdruck "Kohlenstoff-Nanoröhrchen" verschiedene Varianten von Kohlenstoff-Nanoröhrchen, welche Nanofasern mit umfassen. Da der Wachstumsmechanismus derselbe ist, umfassen die Varianten Arten mit einer einzigen Wand oder mit Mehrfachwänden, oder sie können fischgrätenartig sein.

Bei der Präparation einer bestehenden Katalysatorschicht durch Verwendung eines Ionenstrahls ist es unabhängig von ihrer Bildung vorteilhaft, dass sie eine Dicke im Bereich von 0,1 nm bis 500 nm, vorzugsweise 0,5 nm bis 30 nm, hat.

Ein bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist, dass der Ionenstrahl durch ein Ablenkungs- und/oder Fokussierelement geführt wird. Somit ist eine Steuerung des Strahls vorgesehen, indem zuerst die präzise Richtung des Strahls, der auf das Trägerelement gerichtet ist, gewährleistet ist, und zweitens die exakte Position des Beschusses definiert ist. Für eine solche richtige Führung des Ionenstrahls ist es vorteilhaft, dass sich die Elemente an verschiedenen Positionen im Abstand vom Trägerelement befinden. Es ist gut möglich, dass die Führungselemente während der Verwendung des Ionenstrahls geneigt oder gesenkt werden. Es sollte hier erwähnt werden, dass die allgemeine Position des genannten Ablenkungselements und/oder des Fokussierelements sich in einem bestimmten Abstand vom Trägerelement befindet, auf welchem die CNTs anschließend wachsen.

Bei der Steuerung des Strahls ist es vorteilhaft, dass eine Stencil-Maske verwendet wird. Vorzugsweise hat die Maske ein bestimmtes Muster von Strukturöffnungen, welche die Strahlen passieren körnen. Das Vorhandensein einer solchen Maske hat den Vorteil, dass ein bestimmtes Muster auf dem Trägerelement erhalten wird, unabhängig davon, ob die Katalysatorschicht gebildet werden muss oder ob das Trägerelement bereits mit einer Katalysatorschicht beschichtet ist. Somit können gewünschte isolierte katalytisch aktive Teilchen oder Bereiche auf der Oberfläche dieser Schicht definiert werden, auf welcher die CNTs danach wachsen. Günstigerweise befindet sich die Stencil-Maske zwischen der Strahlenquelle, die die Ionenstrahlen emittiert, und dem Trägerelement, vorzugsweise in einem bestimmten Abstand von beiden. Weiter ist es höchst vorteilhaft, wenn eine solche Maske durch eine andere Maske mit einem anderen Muster von Strukturöffnungen austauschbar ist. Es ist sehr wohl möglich, dass die Stencil-Masken mit verschiedenen Mustern von Strukturöffnungen vorgesehen werden. Folglich kann die Führung des Ionenstrahls, insbesondere in Bezug auf mögliche Variationen der Bildung von Mustern definierter Bereiche katalytisch aktiver Teilchen oder sogar einzelner katalytisch aktiver Teilchen durch die Verwendung einer Stencil-Maske einfacher und rascher durchgeführt werden.

Bei Verwendung einer Stencil-Maske ist es vorteilhaft, dass ein ionenoptisches Verkleinerungssystem mit einem Verkleinerungsfaktor zwischen 4 und 400, vorzugsweise 8 bis 100, verwendet wird. Vorzugsweise befindet sich die Stencil-Maske in diesem System, über dem Trägerelement, so dass sie ein Bild auf dem Trägerelement oder auf der Katalysatorschicht schaffen kann. Darüber hinaus kann das Bild präzise im Subnanometer-Bereich projiziert werden, was höchst vorteilhaft ist, wenn einzelne isolierte katalytische aktive Teilchen gebildet werden. Zu diesem Zweck kann das ionenoptische Verkleinerungssystem ein in der Fachwelt bekanntes System umfassen.

Es ist vorteilhaft, dass der Ionenstrahl eine Vielzahl solcher Strahlen umfasst, wobei die Vielzahl der Sub-Strahlen durch ein ionenoptisches Multistrahl-System gebildet wird. Eine Anwendung dieses Systems ist in Kombination mit der Verwendung einer oben erwähnten Stencil-Maske und der Verwendung des bereits beschriebenen ionenoptischen Verkleinerungssystems bevorzugt. Durch Anwendung dieser Merkmale können günstige Ergebnisse definierter katalytischer Metallteilchen in Nanogröße erhalten werden. Es kann ein lithographisches Verfahren mit umfasst sein.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung wird in Bezug auf eine Steuerung eine elektronisch gesteuerte Strahlenquelle, die den Ionenstrahl emittiert, verwendet. Für eine solche Strahlenquelle können bekannte elektronische Steuerungen eingesetzt werden. Eine Strahlenquelle solcher Art sieht eine einfache Weise zur Führung des Ionenstrahls vor, da keine zusätzlichen Mittel oder Elemente, wie ein Ablenkelement oder ein Fokussierelement, beispielsweise eine Stencil-Maske od. dgl., in der Vorrichtung benötigt werden, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Es ist sehr gut möglich, dass eine Kombination der oben erwähnten Merkmale der Erfindung angewandt wird, insbesondere in Bezug auf das ionenoptische Multistrahlen-System. Folglich kann ein Muster, d. h. ein Ionenbild, auf das Trägerelement auf einfache und exakte Weise projiziert werden.

Es ist vorteilhaft, dass der Ionenstrahl Teilchen oder Moleküle ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus katalytisch aktiven Teilchen, vorzugsweise Co, Ni, Fe; Gasen, vorzugsweise He, H, Ar, Xe, Kr, O, oder Dotierungsmitteln As, P, B, Ag, Au, Pt, Pd, sowie Mischungen davon, umfasst. Im Allgemeinen ist es wohl bekannt, dass die katalytische Aktivität für die Synthese von Kohlenstoff-Nanoröhrchen am besten mittels Metallen, wie Co, Ni, Fe oder Mischungen davon, erfolgt. Infolge der verschiedenen Eigenschaften der Moleküle, wie Größe und Dichte, können sie je nach der Art, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, ausgewählt werden. Außerdem können verschiedene Moleküle und/oder Gase ausgewählt werden, je nachdem, ob der Ionenstrahl vor, während oder nach der Bildung der Kohlenstoff-Nanoröhrchen eingesetzt wird. Beispielsweise bei Abscheidung katalytisch aktiver Teilchen direkt auf dem Trägerelement, kann die Wahl der Moleküle und/oder Gase sich von der Wahl für die Entwicklung katalytisch aktiver Zentren auf einer bestehenden Katalysatorschicht unterscheiden. Am meisten bevorzugt umfasst der Ionenstrahl eines der oben genannten Elemente oder Mischungen davon, und eine Gasphase der oben erwähnten Gase ist vorhanden. Die oben erwähnten Merkmale, wie die Stencil-Maske, das optische Multistrahlensystem u. dgl. kann wohl angewandt werden, um eine geeignete Steuerung des Ionenstrahls, der diese Elemente aufweist, zu erreichen. Wenn der Ionenstrahl während der Bildung von CNTs oder nach ihrem Wachstum verwendet wird, werden vorzugsweise ausgewählte Elemente, wie As, P, B, Xe, Au, Pt, Pd, sowie Mischungen davon, verwendet, unabhängig von der Art ihres Transports auf die katalytisch aktiven Teilchen. Solche Elemente können vorzugsweise in einer Gasphase oder irgend einer anderen Form anwesend sein, und die Verwendung des Ionenstrahls induziert chemische Reaktionen zu ihrem Transport. Wenn solche Elemente vorhanden sind und ein Ionenstrahl aufgebracht wird, kann eine Modifizierung und/oder Veränderung der Eigenschaften einer bereits existierenden Katalysatorschicht leicht erreicht werden, um einen Einfluss auf das nachfolgende in situ- Wachstum der Kohlenstoff-Nanoröhrchen und sogar auf ihre weitere Entwicklung vorzusehen. Vom Einsatz des P beispielsweise ist in der Fachwelt bekannt, dass es eine einschränkende Wirkung auf die katalytische Aktivität hat. Es kann die katalytische Aktivität in Bezug auf die Synthese von CNTs behindern oder sogar blockieren. Diese Elemente verursachen daher Verunreinigungen in/auf dem Katalysator. Es ist auch vorteilhaft, dass solche verunreinigenden Elemente verwendet werden, wenn Kohlenstoff-Nanoröhrchen bereits entwickelt sind, um eine Modifizierung dieser Nanoröhrchen zu erhalten, inbesondere, um die elektrischen Eigenschaften bestimmter Nanoröhrchen zu beeinflussen. Ein anderes Beispiel ist Pd, welches die Oberflächenenergie von Bereichen auf einer Katalysatorschicht, die durch das Vorhandensein unebener Flächen, wie Ränder oder Rippen gebildet werden, verstärken kann, wodurch die Entwicklung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen verbessert wird.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist, dass die Katalysatorschicht eine Metall- Katalysatorschicht umfasst. In diesem Zusammenhang ist es am meisten bevorzugt, dass der Ionenstrahl vor der Bildung der CNT verwendet wird. Es ist wünschenswert, dass die katalytische Aktivität dann durch die Verwendung des Ionenstrahls aus dem Metall- Katalysator heraus entwickelt wird. Somit kann ein Herausarbeiten isolierter katalytisch aktiver Teilchen auf rasche Weise durchgeführt werden, unabhängig davon, welche besondere Art von oben erwähntem Element eingesetzt wird. Wiederum ist es gut möglich, dass zu diesem Zweck Steuerführungsmittel, wie bereits beschrieben, verwendet werden.

Ein weiteres vorteilhaftes erfindungsgemäßes Merkmal ist, dass vor der Bildung der CNTs die Katalysatorschicht auf dem Trägerelement durch Ionenstrahl-Abscheidung abgeschieden wird. Zu diesem Zweck ist es vorzuziehen, dass der Ionenstrahl oder eine Vielzahl von Sub- Strahlen, katalytisches Material, wie Co, Ni, Fe oder Mischungen davon, aufweisen. Somit wird der Ionenstrahl einfach als Transportmedium für die Teilchen verwendet, um sie direkt auf dem Trägerelement abzuscheiden. Wenn die Teilchen die Oberfläche des Trägerelements erreichen, werden Van der Waal'sche Kräfte wirksam, was zu einer Adhäsion dieser Teilchen auf dem Trägerelement führt. Es ist für die Zwecke der Ionenstrahlabscheidung vorteilhaft, dass ein Führungselement, wie eine Stencil-Maske mit einem vorbestimmten Muster an Strukturöffnungen, vorgesehen ist. Weiters ist es bevorzugt, dass ein ionenoptisches Verkleinerungssystem vorgesehen wird, um eine präzise Abscheidung der Metallteilchen auf dem Trägerelement zu erhalten. Gegebenenfalls kann der das katalytische Material aufweisende Strahl mittels einer elektronisch gesteuerten Strahlenquelle geführt werden. Die Ionenstrahl- Abscheidung gemäß der Erfindung sieht daher die Möglichkeit einer direkten und präzisen Bildung katalytisch aktiver Teilchen auf dem Trägerelement, auf welchem die CNTs dann wachsen können, vor. Die Bildung katalytisch aktiver Teilchen inkludiert die Bildung einzelner katalytisch aktiver Teilchen, Bereiche katalytisch aktiver Teilchen, und einer ganzen Katalysatorschicht, die diese Teilchen aufweist. Die direkte Abscheidung auf der Oberfläche des Trägerelements ermöglicht ein sofortiges nachfolgendes Wachstum der CNTs, und zusätzliche Präparationen zum Erhalt dieser CNTs können entfallen.

Es ist vorteilhaft, dass die Katalysatorschicht vor der Bildung dieser CNTs aus einer Katalysatorteilchen umfassenden Gasphase, vorzugsweise einem organometallischen Gasstrom, gebildet wird und auf dem Trägerelement durch kontrollierte Ionenstrahl-Induktion abgeschieden wird, und die CNTs werden dann auf dieser Katalysatorschicht wachsen lassen. Die erfindungsgemäße Ionenstrahl-Induktion kann als Ionenstrahl, insbesondere als einzelne Ionenstrahlen verstanden werden, die mit den in der Gasphase vorhandenen katalytischen Teilchen in Kontakt kommen und dadurch die chemische Reaktion induzieren, die zur Zersetzung des Gases gefolgt von der Abscheidung der Reste (der katalytisch aktiven Teilchen) auf dem Trägerelement führt. So kann das nachfolgende Wachstum der Kohlenstoff-Nanoröhrchen kontrolliert werden. Dies kann durch die Verwendung von Metallen, wie Fe, Co, Ni oder Mischungen davon erreicht werden. Ebenso ist es erwünscht, dass der Ionenstrahl Gase ausgewählt aus der Gruppe oben erwähnter Gase, am meisten bevorzugt Ar⁺, aufweist. Weiters kann die Kontrolle mittels zusätzlicher Verwendung eines Fokussierelements, Ablenkelements, wie einer Stencil-Maske, eines ionenoptischen Verkleinerungssystems und eines ionenoptischen Multistrahlen-Systems oder einer elektronisch gesteuerten Strahlenquelle, die den Strahl emittiert, erhalten werden.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung ist es vorteilhaft, dass vor der Bildung der CNTs die katalytische Aktivität der Katalysatorschicht zumindest teilweise durch einen Ionenstrahl verstärkt und die CNTs dann auf den aktiven Zentren der katalytischen Schicht wachsen. Es sei verstanden, dass die aktiven Zentren katalytisch aktive Eigenschaften für die Synthese von CNTs haben. Sie können in Form lokaler Bereiche katalytisch aktiver Teilchen sowie in Form einzelner, separater Metallteilchen vorliegen. So können die CNTs, die unmittelbar auf den aktiven Zentren gewachsen sind, kontrolliert werden, insbesondere ihre physikalischen und/oder leitenden Eigenschaften. Für einen solchen Zweck können wiederum die bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale verwendet werden, wie eine Stencil- Maske mit einem ionenoptischen Verkleinerungssystem, ein ionenoptisches Multistrahlen- System, oder alternativ ist die Kontrolle eine elektronisch gesteuerte Strahlenquelle, die den Strahl emittiert.

Auf ähnliche Weise ist es vor der Bildung der Kohlenstoff-Nanoröhrchen vorteilhaft, dass die katalytische Aktivität einer Katalysatorschicht zumindest teilweise durch einen Ionenstrahl verringert wird. Dadurch können lokale aktive Zentren der Schicht definiert werden, was in einer Isolierung lokaler Bereiche resultiert, die eine geringere katalytische Wirkung aufweisen. Ein negatives Bild oder Muster der Ionen, die den Katalysator verstärken oder verarmen, kann erzeugt werden. So können dann die darauf wachsenden CNTs gesteuert werden, insbesondere hinsichtlich ihres vertikal ausgerichteten Wachstums. Wie bereits oben erwähnt wird auf Grund der Verteilung der Strukturöffnungen der Stencil-Maske - wenn ein solches Merkmal eingesetzt wird - das Muster oder Bild auf die Katalysatorschicht projiziert.

In gleicher Weise kann ein Bild auf einen Katalysator projiziert werden, mit dem Unterschied, dass die Beschussbereiche zumindest teilweise von einem Ionenstrahl aktiviert werden und die CNTs dann auf den aktiven Zentren der Katalysatorschicht kontrolliert wachsen. Bei der Aktivierung katalytischer Teilchen der Katalysatorschicht durch die Verwendung eines Ionenstrahls ist es günstig, dass die Schicht eine Metallkatalysatorschicht umfasst.

Diesbezüglich ist es günstig, dass die Katalysatorschicht einen oxidierten Metallkatalysator aufweist, der mindestens teilweise durch einen H⁺-Ionen umfassenden Strahl reduziert und aktiviert wird, und die Kohlenstoff-Nanoröhrchen sodann auf den definierten aktiven Zentren der Katalysatorschicht wachsen. H⁺-Ionen, die Teil eines Strahlenbeschusses sind, induzieren eine Reduktion der bestrahlten Bereiche der Schicht und schaffen somit aktive Zentren, die zur Bildung der Nanoröhrchen erforderlich sind. Eine solche katalytisch oxidierte Schicht kann Metalloxide von Elementen, wie Fe, Ni, Co oder Kombinationen davon aufweisen.

Wenn die Bestrahlung mit Ionenstrahlen auf der Schicht vor der Anwendung der oben erwähnten Merkmale, nämlich des Führungselements, wie einer Stencil-Maske mit einem festgelegten Muster der Strukturöffnungen, erfolgt, wird das Muster des Führungselements vorzugsweise auf die Schicht projiziert.

Bei einem alternativen Merkmal der Erfindung wird der Katalysator mit katalytisch nicht aktiven Materialien, insbesondere einem Polymer, beschichtet, welches vor der Bildung der CNTs zumindest teilweise durch einen Ionenstrahl entfernt wird, wonach die Kohlenstoff- Nanoröhrchen auf den aktiven Zentren des Katalysators wachsen. Gemäß diesem Merkmal der Erfindung kann ein Beschuss mit Ionen eine teilweise Aktivierung oder eine vollständige Aktivierung bewirken. Die lokalen aktiven Zentren oder Muster können wiederum durch die Verwendung von Führungselementen und das e optische System definiert werden. Infolge der unterschiedlichen Eigenschaften der chemischen Elemente, wie Größe, Masse und Energie - die ausgewählt werden können - werden verschiedene Einschläge auf der Katalysatorschicht verursacht, was zu einer katalytischen Aktivität unterschiedlichen Umfangs führt. So bewirkt sogar bei Beschichten der Katalysatorschicht mit einer Schicht, die nicht-aktive Materialien, wie eine Polymerschicht, umfasst, die Verwendung von Ionenstrahlen, welche Elemente einer bestimmten Größe und Energie aufweisen, eine genaue Aktivierung des Katalysators. Es ist sehr gut möglich, dass in einem solchen Fall die Polymerschicht einer Belichtung ausgesetzt wird, um ein Negativbild auf dieser Schicht zu definieren, und eine Entwicklung der Nanoröhrchen nach der Belichtung erfolgt. Dadurch werden die Überreste der behandelten Schicht entfernt, um die Synthese der CNTs durchführen zu können. Ein solches Entfernen kann auf verschiedene Weise erfolgen. Es kann sein, dass ein Ionenstrahl verwendet wird, oder es werden Ätzmethoden, beispielsweise unter Verwendung von Alkohol oder einem alkalischen Medium, angewandt. Andere, ähnliche Methoden können durchgeführt werden, welche ein einfaches und rasches Entfernen der katalytisch nicht-aktiven Schicht vorsehen. Folglich kann eine Entwicklung von Nanoröhrchen nach dem Belichten als Entwicklung des negativen Tons verstanden werden.

Ein anderes Merkmal gemäß der Erfindung ist die durch einen Ionenstrahl durchgeführte teilweise Deaktivierung. Insbesondere wird vor der Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen die Katalysatorschicht durch einen Ionenstrahl teilweise deaktiviert, und Kohlenstoff- Nanoröhrchen können dann auf den verbleibenden aktiven Zentren der Katalysatorschicht wachsen. Wenn die CNTs danach auf den verbleibenden Zentren wachsen, entspricht ihr Muster, gemäß welchem sie wachsen, einem "negativen" Bild des Musters, welches durch Ionenstrahlbeschuss in der Katalysatorschicht geschaffen worden ist. Das heißt, dass ein Ionenstrahl für die Definition der inaktivierten Bereiche auf dieser Schicht verwendet wird. Die Überreste der Schicht werden vom Ionenstrahl nicht beeinflusst, was bedeutet, dass sie noch immer katalytisch aktiv sind und Kohlenstoff-Nanoröhren darauf wachsen können. Eine Teildeaktivierung kann je nach der Wahl der Art des Ionenstrahls, welche die Wahl eines bestimmten Elements mit seinen besonderen Eigenschaften, wie Masse, Größe und Energie, wie bereits oben erwähnt, ist, möglich sein.

Diesbezüglich ist es vorteilhaft, dass die Katalysatorschicht einen aktiven Metallkatalysator aufweist, der durch O₂ ⁺-Ionen teilweise oxidiert und deaktiviert ist. Die Verwendung der O₂ ⁺- Ionen erfolgt in ähnlicher Weise wie die oben beschriebene Verwendung von H⁺-Ionen. Eine Oxidation, insbesondere eine Oxidation einer aktiven Metallkatalysatorschicht, führt zum Effekt einer zumindest teilweisen Deaktivierung der katalytischen Aktivitäten der entsprechenden Bereiche.

Erfindungsgemäß kann der Ionenstrahl während der Bildung der Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet werden, wobei die Richtung des Wachstums der CNTs durch teilweise Polarisierung der umgebenden Fläche durch den Ionenstrahl beeinflusst wird. Infolge einer solchen Polarisierung können die Kohlenstoff-Nanoröhrchen so beeinflusst werden, dass das nachfolgende Wachstum der einzelnen Kohlenstoff-Nanoröhrchen sich zu einer Richtung hin ändert, die sich von der Richtung des anfänglichen Wachstums unterscheidet. Dieses alternative Merkmal gemäß der Erfindung kann angewandt werden, wenn die Richtung des Wachstums der CNTs nicht zufriedenstellend ist und eine Modifizierung ihres Wachstums erwünscht ist. Gemäß anderen Merkmalen der Erfindung können, wie bereits erwähnt, die Strahlen und die nachfolgende Entwicklung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen durch die Verwendung einer Stencil-Maske mit einem ionenoptischen Verkleinerungssystem oder alternativ durch eine direkte Steuerung des Ionenstrahls, wie die Verwendung einer elektronisch gesteuerten Strahlenquelle gesteuert werden. Zusätzlich kann ein ionenoptisches Multistrahlen-System - wenn der Ionenstrahl eine Mehrzahl von Sub-Strahlen aufweist, vorgesehen werden.

Um Halbleitereigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu nützen, ist es vorteilhaft, dass die CNTs durch einen Ionenstrahl dotiert werden. Dotierende Teilchen inkludieren Ionen, die die elektrische Leitfähigkeit beeinflussen können. Vorzugsweise umfassen solche Elemente As, B, Ag, Au, Pt, Pd, P oder Mischungen davon. Die Dotierung kann durch Anwendung eines der bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Merkmale erfolgen, z. B. eine Ionenstrahl- Abscheidung oder eine Ionenstrahl induzierte Abscheidung. Dies umfasst entweder einen direkten Transport und eine Implantation des Fremdions durch den Ionenstrahl, oder alternativ eine Gasphase, die die fremden Teilchen aufweist, wobei die Abscheidung durch den Strahl induziert wird. Wenn eine dieser Optionen gemäß der vorliegenden Erfindung ausgewählt wird, ist es zu verstehen, dass eine Kontrolle, d. h. eine Führung des Ionenstrahls, um die leitenden Eigenschaften der entwickelten Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu modifizieren, entsprechend den erfindungsgemäßen Merkmalen durchgeführt werden kann. Es kann sein, dass eine Stencil-Maske und ein ionenoptisches Verkleinerungssystem angewandt werden. Alternativ wird eine elektronisch gesteuerte Strahlenquelle verwendet. Erwünschterweise umfasst der Ionenstrahl Sub-Strahlen, die vom ionenoptischen Multistrahlen-System gesteuert werden. Somit wird eine präzise Positionierung, d. h. Platzierung des Fremdions in Bezug auf die Verarmung oder sogar die Zerstörung eines CNT erhalten. Außerdem ist es möglich, dass ein Nanoröhrchen-Transistor durch eine solche Anwendung von Ionenstrahlen entwickelt wird.

Ein anderes bevorzugtes Merkmal gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Abtragen ("milling") von Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels Verwendung eines Ionenstrahls. Dieses Merkmal ist vorteilhaft, wenn eine Kontrolle der Dicke der Wände der Kohlenstoff- Nanoröhrchen erwünscht ist. Für diesen Zweck ist es vorzuziehen, dass der Ionenstrahl in exakter Weise mittels Verwendung einer Kontrolle gemäß den Merkmalen der Erfindung gesteuert wird, da ein unerwünschter Nachteil für angrenzende Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die nicht abgetragen werden sollen, ausbleiben kann.

Es ist vorteilhaft, dass nach der Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen diese Röhrchen durch einen Ionenstrahl gekappt werden ("decapping"), um die "bucky"-Enden dieser Kohlenstoff- Nanoröhrchen zu entfernen. Dies kann ein Entfernen, d. h. ein Abschneiden, des "bucky"- Endes eines bestimmten Nanoröhrchens umfassen, und es kann auch ein "Zappen" ("zapping")eines bestimmten Nanoröhrchens umfassen, das durch Ionenstrahlbeschuss des betreffenden Nanoröhrchens durchgeführt wird. In diesen Fällen ist der Ionenstrahl sehr präzise aufzubringen, was am besten durch die Verwendung einer Steuerung der Strahlen gemäß den Merkmalen der Erfindung erfolgt.

Es ist vorteilhaft, dass der Ionenstrahl aus einer Richtung auftrifft, die im wesentlichen nicht parallel zum entsprechenden Nanoröhrchen ist. Weiters ist bevorzugt, dass die Kohlenstoff- Nanoröhrchen mittels Ionenstrahl in Längsrichtung nach der Synthese der CNTs geöffnet werden, wenn eine weitere Behandlung der CNTs gewünscht ist. In dieser Hinsicht ist es vorteilhaft, dass ähnliche Bedingungen wie jene bei der Durchführung des Kappens der Spitzen der Kohlenstoff-Nanoröhrchen gemäß der Erfindung angewendet werden. Das Öffnen von Nanoröhrchen kann so verstanden werden, dass der Ionenstrahl als Schneidmittel zum Trennen der Nanoröhrchen verwendet wird. In dieser Hinsicht muss wieder darauf hingewiesen werden, dass eine präzise Führung, d. h. Steuerung, wichtig ist, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Eine weitere Bearbeitung dieser Nanoröhrchen kann das Modifizieren oder Verändern der physischen Struktur der entsprechenden Nanoröhrchen, inklusive ihrer physikalischen, chemischen und/oder leitenden Eigenschaften, umfassen.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung umfasst eine Verlängerung bereits gewachsener Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Dies erfolgt durch Fusion eines CNT mit einem anderen Kohlenstoff-Nanoröhrchen durch Verwendung eines Ionenstrahls. Der Ionenstrahl bewirkt, dass ein definierter Punkt eines Nanoröhrchens verfügbar gemacht wird, so dass eine nachfolgende Verbindung, d. h. Verschmelzung, mit einem weiteren Nanoröhrchen durchgeführt werden kann.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, dass die Verlängerung durch Erhitzen der katalytisch aktiven Teilchen im Fusionsbereich zwischen zwei Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit einem Ionenstrahl durchgeführt wird. Auch hier kann wiederum die Durchführung einer solchen Fusion sehr präzise erfolgen, vorzugsweise durch Verwenden von Führungsmitteln und eines ionenoptischen Verkleinerungssystems mit einem bestimmten Verkleinerungsfaktor, gemäß der Erfindung.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Verlängerung durch Abscheidung katalytisch aktiver Teilchen im Fusionsbereich zwischen zwei CNTs mittels eines Ionenstrahls durchgeführt wird. Die Abscheidung katalytisch aktiver Teilchen wird ein Zusammenwachsen von Kohlenstoff-Nanoröhrchen ermöglichen, was zu einem verlängerten Nanoröhrchen führt. Eine Abscheidung des katalytisch aktiven Teilchens kann mittels eines alternativen Merkmals gemäß der Erfindung durchgeführt werden, das die Anwendung einer Stencil-Maske inkludieren kann.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal gemäß der Erfindung ist das Vorsehen einer Analyse von Kohlenstoff-Nanoröhrchen, das mittels Ionenstrahlen durchgeführt wird. Es ermöglicht die Kontrolle der Größe und der Richtung des Wachstums von CNTs. Im Allgemeinen ist es bekannt, dass Kohlenstoff-Nanoröhrchen in willkürlicher Weise wachsen. Dieses Charakteristikum zeigt die Notwendigkeit, eine Kontrolle von bereits gewachsenen Kohlenstoff-Nanoröhrchen vorzusehen. Die durch die Analyse der CNTs durch die Verwendung eines Ionenstrahls erhaltenen Resultate bieten die Möglichkeit, dass selbst nachfolgende Modifizierungen gemäß einem der oben erwähnten erfindungsgemäßen Merkmale durchgeführt werden können. Eine solche Modifizierung kann eine Polarisierung mittels eines Ionenstrahls oder ein Kappen, das von einem Ionenstrahl durchgeführt wird, oder selbst ein Zappen mittels eines Ionenstrahls, oder Fusion von Nanoröhrchen mittels Ionenstrahlen od. dgl. inkludieren.

Wenn eine Analyse gewachsener Kohlenstoff-Nanoröhrchen erfolgt, ist es vorteilhaft, dass Sekundärionen, die von den Nanoröhrchen reflektiert oder abgelenkt werden, detektiert werden. Zu diesem Zweck ist es bevorzugt, dass die Analyse in Gegenwart von Edelgas durchgeführt wird. Weiters ist es günstig, dass ein Steuermittel, vorzugsweise in Form einer Stencil-Maske, und ein ionenoptisches Verkleinerungssystem angewendet wird.

Um ein günstiges Ergebnis gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung zu erhalten, ist es vorteilhaft, dass Ionenstrahlen im Allgemeinen mit einer Energie von 10 keV bis 300 keV, vorzugsweise von 40 keV bis 100 keV, verwendet werden. Je nach der Art, in welcher die Kohlenstoff-Nanoröhrchen gemäß der Erfindung synthetisiert werden sollen, werden entsprechende Energiebereiche angewendet. Es ist zu verstehen, dass die einzelnen Energiebereiche korrespondierend zur Ionenart, die im Ionenstrahl besteht, aufgebracht werden muss.

In ähnlicher Weise ist es vorteilhaft, dass die Verfahren bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 1000°C, vorzugsweise 400°C bis 700°C, durchgeführt werden.

Im Folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren in den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, wobei

Fig. 1a und 1b die Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zeigen, wobei der Ionenstrahl eine Abscheidung eines Metall-Katalysators induziert;

Fig. 2a und 2b die Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zeigen, wobei ein Ionenstrahl zur direkten Abscheidung des Katalysators verwendet wird;

Fig. 3a und 3b die Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen veranschaulichen, wobei ein Ionenstrahl verwendet wird, um die Aktivierung einer Katalysatorschicht zu induzieren;

Fig. 4a und 4b die Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zeigen, wobei ein Ionenstrahl verwendet wird, um die Inaktivierung eines Katalysators zu induzieren;

Fig. 5a und 5b die Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zeigen, wobei ein Ionenstrahl verwendet wird, um die Verstärkung einer Katalysatorschicht zu induzieren.

Fig. 6a und 6b die Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zeigen, wobei ein Ionenstrahl verwendet wird, um die Modifizierung einer einen Katalysator beschichtenden katalytisch nicht-aktiven Schicht zu modifizieren;

Fig. 7a und 7b gewachsene Kohlenstoff-Nanoröhrchen zeigen, wobei ein Ionenstrahl zur Modifizierung verwendet wird;

Fig. 8a und 8b Kohlenstoff-Nanoröhrchen veranschaulichen, wobei ein Ionenstrahl verwendet wird, um eine Verlängerung zu induzieren;

Fig. 9a und 9b Kohlenstoff-Nanoröhrchen zeigen, wobei ein Ionenstrahl verwendet wird, um ein horizontales Wachstum zu induzieren;

Fig. 10a und 10b eine Schnittansicht eines Nanoröhrchen-Transistor sind, wobei ein Ionenstrahl verwendet wird, um die Dotierung oder Beschädigung davon zu induzieren.

Fig. 1a und 1b zeigen eine erste bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform, in welcher vor der Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen eine Katalysatorschicht aus einer Katalysatoren enthaltenden Gasphase gebildet wird, welche Katalysatoren mittels Verwendung eines Ionenstrahls am Trägerelement abgeschieden werden. Im Einzelnen wird in Fig. 1a ein organometallisches Gas 6 injiziert, das einen Gasstrom über dem Trägerelement 1 bildet. Gesteuerte Ionenstrahlen 2 sind auf das Trägerelement 1 gerichtet. Wenn die gesteuerten Strahlen 2, die Ar⁺-Ionen aufweisen, den Gasstrom 6 kreuzen, der vorzugsweise Ni-, Co- oder Fe-Teilchen aufweist, induzieren die Ionenstrahlen 2 eine Zersetzung des Gases 6 infolge der Kollision mit den Metallteilchen. Tropfenförmige katalytisch aktive Metallteilchen 3 entstehen, die unmittelbar auf der Oberfläche des Trägerelements 1 abgeschieden werden. Gemäß Fig. 1a ist die Oberfläche eines Trägerelements 1 nicht vollständig mit den katalytisch aktiven Teilchen 3 beschichtet. Eine präzise Platzierung der Teilchen 3 wird mittels Ionenstrahlen 2 erhalten. Die exakte Position kann durch eine (nicht dargestellte) Steuerung, wie eine elektronisch gesteuerte Strahlenquelle, die den Strahl emittiert, einen Ionenstrahl, der eine Vielzahl von Sub-Strahlen aufweist, die durch ein ionenoptisches Multistrahlen-System gesteuert werden, um die Strahlen 2 zu führen oder zu lenken, definiert werden. Das Festlegen der Positionen oder der lokalen Bereiche ermöglicht ein gesteuertes Wachstum von Nanoröhrchen 4 (das in Fig. 1b gezeigt ist), welches die vertikale Ausrichtung der CNTs 4 ist. Um die gewünschte Ionenstrahl-Induktion vorzusehen, müssen angemessene Bedingungen angewendet werden. Solche Bedingungen können Energiebereiche von 10 keV bis 300 keV und Temperaturbereiche von 200°C bis 1000°C, je nach der Art des verwendeten Ions, sein.

Die CNTs 4 können im Allgemeinen auf verschiedene Weisen synthetisiert werden, vorzugsweise durch Dampfabscheidung von Kohlenstoff aus einer Gasphase unmittelbar nach der Abscheidung des katalytisch aktiven Teilchens 3 mittels der Ionenstrahlen.

Die Fig. 2a und 2b veranschaulichen eine zweite bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform, bei welcher Ionenstrahlen 2 vor der Synthese von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (nicht dargestellt) verwendet werden, und eine Metallionen-Direktabscheidung des Metallkatalysators 3 wird durchgeführt. Die Ionenstrahlen 2, die das metallkatalytische Material, vorzugsweise Co-, Ni- und/oder Fe-Ionen, aufweisen, kommen mit der Oberfläche des Trägerelements 1 in Kontakt und werden direkt darauf platziert. In diesem Fall emittiert die Strahlenquelle die Metallionenstrahlen. Eine bevorzugte Führung dieser Strahlen 2, um eine exakte Position der Platzierung der Teilchen 3 zu definieren, erfolgt vorzugweise mittels einer elektronischen Steuerung (nicht gezeigt), die diese Strahlenquelle steuert. Das nachfolgende Wachstum der CNTs 4 mittels der katalytisch aktiven Teilchen ist in Fig. 2b gezeigt. Gemäß dieser vorliegenden Ausführungsform der Fig. 2b sind die Nanoröhrchen 4 Kohlenstoff-Nanoröhrchen, welche vorzugsweise mittels Dampfaufbringen gewachsen sind.

Die Durchführung einer Metallionen-Direktabscheidung von Metall-Katalysatoren auf die Oberfläche des Trägerelements 1 mittels Ionenstrahl kann auch in Bezug auf bereits synthetisierte Kohlenstoff-Nanoröhrchen, unabhängig vom Stadium der Synthese, durchgeführt werden.

In den Fig. 3a und 3b, in welchen eine andere bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform veranschaulicht ist, ist das Trägerelement 1 mit einer Katalysatorschicht beschichtet, die einen oxidierten Metallkatalysator 5 umfasst. Die Durchführung der Strahlen- Induktion gemäß der Ausführungsform der Fig. 3a und 3b sieht eine Modifizierung der Katalysatorschicht 5, die durch den Ionenstrahl 2 induziert wird, vor.

Insbesondere in Fig. 3a enthält die oxidierte Metallschicht 5, die die Oberfläche des Trägerelements 1 bedeckt, Metallteilchen, vorzugsweise Fe, Ni, Co oder Mischungen davon, in katalytisch inaktiver Form. Ionenstrahlen, die H⁺-Ionen aufweisen, treffen auf die Katalysatorschicht auf und induzieren dadurch eine Reduktion der oxidierten Schicht. Die Einschlagtiefen bewirken verschiedene Reduktionsstufen, was in verschiedenen Grauschattierungen in Fig. 3a angedeutet ist.

Fig. 3b zeigt isolierte, mittels Dampf gewachsene Kohlenstoff-Nanoröhrchen an den entsprechenden Positionen, an welchen die Strahlen 3 eine Reduktion, d. h. Aktivierung, der Katalysatorschicht 5 bewirkt haben. Wie in der ersten und der zweiten bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform erwähnt, werden die Strahlen vorzugsweise gesteuert, um eine exakte Position auf dem Trägerelement zu definieren. Zu diesem Zweck kann eine Steuerung ausgewählt werden: es kann entweder eine Maske und ein ionenoptisches Verkleinerungssystem, oder eine elektronisch gesteuerte Strahlenquelle, die die Strahlen emittiert, verwendet werden. Der Ionenstrahl kann auch eine Vielzahl von Sub-Strahlen aufweisen, in welchem Fall die Steuerung ein ionenoptisches Multistrahlen-System umfasst. Bei Anwendung solcher Bedingungen können gewünschte Endmuster vertikal ausgerichteter Nanoröhrchen durch Ionenstrahl-Induktion erhalten werden.

Die Fig. 4a und 4b veranschaulichen die Verwendung eines Ionenstrahls zum Modifizieren einer Katalysatorschicht 5 in einer solchen Weise, dass ein negatives Bild erhalten wird, auf welchem Kohlenstoff-Nanoröhrchen 4 dann wachsen. Die vorliegende erfindungsgemäße Ausführungsform betrifft eine teilweise Inaktivierung einer bestehenden Katalysatorschicht mittels Ionenstrahlen. Im Einzelnen wird die katalytische Aktivität der Katalysatorschicht 5 zumindest teilweise mittels Ionenstrahl 2 herabgesetzt, und Kohlenstoff-Nanoröhrchen 4 wachsen dann an den übrigen katalytisch aktiven Zentren 3 der Katalysatorschicht 5. Fig. 4a zeigt das Trägerelement 1, welches mit einer Metall-Katalysatorschicht 5 beschichtet ist. Ionenstrahlen 2, die O₂ ⁺-Ionen aufweisen, treffen auf diese Schicht 5, und eine Oxidation der beschossenen Bereiche 3 der Metall-Katalysatorschicht S wird hervorgerufen. Der Effekt ist die Inaktivierung der katalytischen Aktivität dieser Bereiche, was dazu führt, das Kohlenstoff- Nanoröhrchen zwischen diesen Bereichen, wo keine Inaktivierung stattgefunden hat, wachsen können, welches Ergebnis in Fig. 4b ausgewiesen ist. Hier sind die mittels Dampf gewachsenen Kohlenstoff-Nanoröhrchen 4 in gesteuerter, vertikaler Ausrichtung synthetisiert.

Um eine präzise Platzierung des einzelnen Ionenstrahls zu ermöglichen, können Bedingungen hinsichtlich einer Steuerung, d. h. Führung, der Strahlen, die bereits in Bezug auf die früheren Ausführungsformen erwähnt wurden, angewendet werden. Dazu gehört auch die Anwendung definierter Energie- und Temperaturbereiche gemäß der Art der verwendeten Ionen. Die Anwendung verschiedener Bedingungen kann verschiedene Ergebnisse der Modifizierung der katalytischen Aktivität und des nachfolgenden Wachstums der CNT erbringen; entweder eine gewünschte Inaktivierung beschossener Zonen des Katalysators oder, falls erwünscht, sogar eine Zerstörung (vgl. die Ausführungsform in Fig. 3).

In den Fig. 5a und 5b ist eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung veranschaulicht, welche eine mittels Ionenstrahl 2 induzierte Verbesserung der Katalysatorschicht 5 zeigt. Im vorliegenden Fall induzieren einzelne Strahlen 2, die H⁺-Ionen aufweisen, eine Modifizierung der Oberfläche der Schicht 5. Der Effekt des Beschusses durch Wasserstoff-Strahlen 2 auf den Katalysator 5 ist eine Verstärkung der katalytischen Aktivität der betroffenen Bereiche 3. Infolge einer Oxidation bestrahlter Zonen durch die H⁺-Ionen-Strahlen kann dann ein verstärktes Wachstum der Kohlenstoff-Nanoröhrchen 2 an diesen Positionen erhalten werden. Da die katalytische Aktivität in den übrigen, nicht-beschossenen Bereichen noch immer vorhanden ist, können sich Nanoröhrchen 2 auch auf diesen entwickeln. Das Ergebnis ist in Fig. 5b gezeigt. Zur Verbesserung einer Katalysatorschicht 5 ist es am meisten bevorzugt, dass eine Atmosphäre mit Acetylengas, ein Temperaturbereich von 500 bis 600°C, und ein Energiebereich von 50 keV bis 70 keV aufgebracht werden. Wie in Fig. 5b ersichtlich ist, kann man bei Anwendung solcher bevorzugter Bedingungen beobachten, dass eine definierte Verbesserung der kontrollierten Synthese von CNTs erreicht werden kann. Es sei bemerkt, dass, wenn eine Verstärkung der katalytischen Eigenschaften einer bestehenden Schicht durchgeführt wird, die Energie- und Temperaturbereiche gemäß den Eigenschaften des besonderen, für die Strahlen-Induktion gewählten und verwendeten chemischen Elements, aufzubringen sind.

Die Bestimmung der betroffenen Bereiche 3 auf der Katalysatorschicht 5 in den Fig. 5a und 5b kann wiederum durch eine Steuerung, wie in den vorherigen Ausführungsformen bereits beschrieben, erhalten werden.

Die Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform bedeutet, entsprechend den in den Fig. 1 bis 4 veranschaulichten Ausführungsformen, dass das willkürliche Wachstum von Nanoröhrchen durch die Verwendung von Ionenstrahlen- Induktion vermieden werden kann und kontrollierte, im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Kohlenstoff-Nanoröhrchen synthetisiert werden können.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 6a und 6b veranschaulicht. Das Trägerelement 1 ist mit einer mittels Nanoröhrchen verstärkten Polymerschicht 7 beschichtet. Folglich weist diese Schicht 7 katalytisch nicht-aktive Teilchen auf, die von Polymermaterial bedeckt sind - ein Nanoröhrchen-Verbundstoff. Gesteuerte Wasserstoff-Strahlen 2 werden zum Beschuss verwendet, um eine Aktivierung der Teilchen 3 durch Zerstörung und/oder Entfernen der beschossenen Bereiche der Polymerschicht 7 zu induzieren. Da es notwendig ist, die Schicht 7 präzise anzupeilen und gegebenenfalls ein bestimmtes Muster auf dieser Schicht 7 induziert durch die Ionenstrahlen 2 zu bilden, ist es höchst wünschenswert, eine Steuerung, z. B. eine (nicht dargestellte) Stencil-Maske mit einem vorbestimmten Muster an Strukturöffnungen zu verwenden. Zusätzlich wird ein ionenoptisches Verkleinerungssystem (ebenfalls nicht gezeigt) vorzugsweise verwendet. Es ist jedoch gut möglich, dass zum Führen der Strahlen eine elektronisch gesteuerte Strahlenquelle, die diese Strahlen emittiert, verwendet wird. Nachdem die Polymerschicht 7 einer Aktivierung durch Ionenstrahlen ausgesetzt worden ist, ermöglicht eine auf eine Belichtung nachfolgende Entwicklung das anschließende Wachstum von Kohlenstoff- Nanoröhrchen 4.

Die in Fig. 7 beschriebene Ausführungsform veranschaulicht das mittels Ionenstrahl induzierte Kappen eines Nanoröhrchens zum Entfernen der "bucky"-Enden des Nanoröhrchens. Im Einzelnen zeigt Fig. 7a das auf einer Katalysatorschicht 5 synthetisierte Nanoröhrchen 4. Einzelne Ionenstrahlen 2 beschießen dieses Nanoröhrchen aus einer Richtung quer zur Längsachse des Nanoröhrchens 4. Der erste (linke) Ionenstrahl 2 ist präzise positioniert, um das "bucky"-Ende des Nanoröhrchens zu treffen. Zu diesem Zweck ist wiederum die Applikation einer Steuerung wichtig, um eine genaue Führung dieses Ionenstrahls zu ermöglichen. Wie in Fig. 7b gezeigt, hat der erste Ionenstrahl 2 (nicht dargestellt) das Kappen des "bucky"-Endes dieses Nanoröhrchens induziert, was durch eine kleine vertikale Linie angezeigt ist. Der zweite Ionenstrahl 2 in Fig. 7a zeigt direkt auf das Zentrum des Nanoröhrchens 4. Das Zappen des Nanoröhrchens 4 wird erwirkt, wie in Fig. 7b zu sehen ist, wo das Nanoröhrchen unterbrochen oder abgekappt ist. Ähnlich wie bei der Führung des ersten Strahls 2 ist eine Steuerung für den zweiten Strahl 2 anwendbar. Im Allgemeinen ist der Zweck des Kappens und/oder Zappens die Vorbereitung des behandelten Nanoröhrchens 4 für eine Weiterbehandlung. Dies kann eine Verlängerung von Nanoröhrchen mittels Fusion mit einem anderen Nanoröhrchen umfassen.

Das Zappen von Nanoröhrchen kann in Längsrichtung eines Nanoröhrchens gut möglich sein, was auch für eine weitere Bearbeitung erwünscht sein kann. Ein Ar⁺-Ionenstrahl ist verwendbar, um das Zappen zu induzieren, was zur Teilung des CNT führt. Somit können die beiden Hälften des Nanoröhrchens einer Dotierung mittels eines anderen Ionenstrahls ausgesetzt werden, um Halbleitereigenschaften des beeinflussten CNT zu induzieren. Beispielsweise wird Phosphor mittels Ionenstrahl direkt implantiert, in welchem Falle eine elektronisch gesteuerte Strahlenquelle, die Ionenstrahlen umfassend P emittiert, ein einfacher Weg zur Steuerung ist, und dieses Ion kann exakt positioniert werden, z. B. am Ende des gezappten Nanoröhrchens. In ähnlicher Weise kann eine direkte Abscheidung eines solchen kontaminierenden Fremdions in Bezug auf gekappte Nanoröhrchen angewandt werden.

Eine andere bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform ist in Fig. 8 genauer erklärt. Sie betrifft eine Veranschaulichung einer mittels Ionenstrahl induzierten Erhitzung von Nanoröhrchen, die ebenfalls einer weiteren Behandlung unterzogen werden können. In Fig. 8a wachsen zwei Kohlenstoff-Nanoröhrchen 4 entlang der Oberfläche des Trägerelements 1, wobei ihre Enden mit der katalytischen Kappe 3a zueinander zeigen. Die CNTs können gemäß den Merkmalen der Erfindung wachsen gelassen werden, d. h. mittels Durchführung direkter Ionenabscheidung, Ionen-induzierter Abscheidung oder ähnlicher Merkmale. Außerdem können sie gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung modifiziert sein, was eine Polarisierung der umgebenden Oberfläche eines CNT inkludiert, um ihre Wachstumsrichtung zu ändern. Die Katalysator-Enden 3a eines CNT in Fig. 8a, die die "bucky"-Enden von Nanoröhrchen umfassen, können katalytisch aktive Teilchen, einschließlich entweder Ni-, Co-, Fe-Ionen oder Kombinationen davon, aufweisen. Ein Ionenstrahl 2 mit H⁺-Ion trifft auf diese Kappen 3a der Nanoröhrchen 4. Auch hier ist die Steuerung des Ionenstrahls ein wichtiger Aspekt, der gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsformen anwendbar sein kann. In Fig. 8a induziert der Wasserstoff-Strahl eine Reduktion der Katalysator-Kappe 3a der Nanoröhrchen 4. Der Strahl bewirkt auch ein Erhitzen der jeweiligen Kappen 3a, was zu einem weiteren Wachstum der beiden jeweiligen Enden der Nanoröhrchen 4 führt. Nach diesem Vorgang ist eine weitere Bearbeitung der behandelten CNTs möglich. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein verschweißtes Nanoröhrchen 4 unter Dampfbedingungen hergestellt, was in Fig. 8b gezeigt ist. Somit ist eine mittels Ionenstrahl induzierte Verlängerung von Nanoröhrchen, insbesondere die Fusion der entsprechenden Enden, ermöglicht. Günstige Ergebnisse erhält man auch, wenn die in Fig. 8 veranschaulichte Ausführungsform in Gegenwart von Xe-Strahlen durchgeführt wird.

Fig. 9 sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, welche eine Ionenstrahlen-Induktion zu horizontalem Wachstum von Nanoröhrchen veranschaulicht. Im Einzelnen zeigt Fig. 9a eine Katalysatorschicht 5 an der linken Seite des Trägerelements 1 und eine zweite Katalysatorschicht 5 an der rechten Seite des Trägerelements 1, wobei beide oxidierte Katalysatoren sind. Ionenstrahlen 2, insbesondere ein breites Band von Ionenstrahlen, die H⁺-Ionen aufweisen, induzieren eine Reduktion des oxidierten Metall- Katalysators 5. In den Fig. 9a und 9b kann beobachtet werden, dass die reduzierten Bereiche 3 der Schicht 5, welche durch den Beschuss induziert wurden, zu einer Aktivierung der katalytischen Aktivität der einzelnen Bereiche 3 führen. Fig. 9b zeigt die Wirkung der Ionenstrahlen-Induktion gemäß Fig. 9a, welche die Bildung eines horizontalen Wachstums eines Nanoröhrchens 4 ist. Insbesondere mittels Dampf gewachsene Kohlenstoff- Nanoröhrchen 4 können sich zwischen diesen reduzierten Bereichen der Schichten 5 bilden. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der soeben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ermöglicht eine merkliche Kontrolle der Wachstumsrichtung der Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Eine solche Kontrolle muss nicht nur auf die Ausführungsform gemäß Fig. 9 beschränkt sein. So ist es auch gut möglich, dass gewachsene Kohlenstoff- Nanoröhrchen einer solchen Strahlen-Induktion unterzogen werden, die zur Richtungsänderung des weiteren Wachstums führt.

Die Fig. 10a und 10b sehen eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung vor, die eine andere Anwendung des Verfahrens unter Verwendung von Ionenstrahlen zeigt. Hier ist ein Transistor mittels Kohlenstoff-Nanoröhrchen realisiert, wobei Ionenstrahlen-Induktion angewendet wird, um eine Dotierung bestimmter Bereiche des Kohlenstoff-Nanoröhrchens durchzuführen. Zu diesem Zweck können jegliche CNTs vorgesehen werden, sowie Nanoröhrchen, die gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen wachsen gelassen worden sind. Ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Transistor ist in Schnittansicht gezeigt. Im Einzelnen sieht in Fig. 10a eine Basis 8, vorzugsweise eine Silizium-Basis, die Kontakte vor (Source S, Gate G und Drain D) des Transistors vor, der das Nanoröhrchen 4 bildet. Ein Ionenstrahl 2 mit irgendeinem der Teilchen, die zur Verwendung zwecks Dotierung, d. h. Verarmung, vorteilhaft sind, ist zum Nanoröhrchen 4 hin gerichtet, welches die gegenüberliegende Seite der Kontakte ist. Wenn der Ionenstrahl 2 in Kontakt mit dem Röhrchen 4 gelangt, wird eine verarmte Zone 4a induziert, was durch eine grau-schattierte Zone des Nanoröhrchens 4 in Fig. 10b angezeigt ist. Die Bildung solcher Zonen mit unterschiedlicher Leitfähigkeit kann durch eines der oben beschriebenen Merkmale gemäß der Erfindung erfolgen, was vorzugsweise Ionenabscheidung oder Ionen-induzierte Abscheidung ist.

Erwünschterweise erfolgt die Ionenabscheidung für die Bildung der verarmten Zone 4a als Folge der einfachen Realisierung einer direkten Implantation von Fremdionen. Im Allgemeinen können solche Fremdionen Germanium oder irgendein anderes Element, das allgemein auf dem Gebiet der Transistorerzeugung verwendet wird, umfassen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können Elemente ausgewählt aus der Gruppe, die vorzugsweise aus As, P, B, Ag, Au, Pt, Pd besteht, zur Bildung der Verarmungszonen verwendet werden.

Der Ionenstrahl 2 wird geführt, vorzugsweise durch die Verwendung einer (nicht gezeigten) Stencil-Maske, wobei ein (nicht gezeigtes) ionenoptisches Verkleinerungssystem mit einem Verkleinerungsfaktor von zwischen 4 und 400 angewandt wird. Alternativ kann eine elektronisch gesteuerte Strahlenquelle verwendet werden.

In Fig. 10b ist der gemäß der Erfindung realisierte Nanoröhrchen-Transistor 4 gezeigt. Die Halbleitereigenschaften werden mittels Ionenstrahl in Übereinstimmung mit der Anwendung der erfindungsgemäßen Bedingungen induziert, nämlich der Steuermittel, der definierten Energie- und Temperaturbereiche. Es ist gut möglich, dass der Ionenstrahl 2 die Verarmung der Zone 4a des Nanoröhrchen-Transistors 4 induziert, was die Halbleitereigenschaften des Nanoröhrchens 4 beeinflusst. Folglich ist es möglich, dass Anordnungen von Nanoröhrchen- Transistoren, die verschiedene leitende Eigenschaften aufweisen, erhalten werden können. Wenn der Gate-Kontakt G des Transistors mit einem Isoliermaterial ausgestattet ist, kann ein Feldeffekt-Transistor realisiert werden.

Claims

1. Verfahren zur Synthetisierung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (carbon nano tubes, CNTs) durch katalytische Abscheidung von Kohlenstoff aus einer Gasphase auf einer auf einem Trägerelement gebildeten Katalysatorschicht, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ionenstrahl vor, während und/oder nach der Bildung der Kohlenstoff-Nanoröhrchen zur Modifizierung der physikalischen, chemischen und/oder Leitungseigenschaften der Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorschicht eine Dicke im Bereich von 10 nm bis 500 nm, vorzugsweise 30 nm bis 60 nm, aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionenstrahl durch ein Ablenkungselement und/oder ein Fokussierelement geführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionenstrahl durch die Verwendung einer Stencil-Maske kontrolliert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein es ionenoptisches System mit einem Verkleinerungsfaktor zwischen 4 und 400, vorzugsweise 8 bis 100, verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionenstrahl eine Vielzahl von Sub-Strahlen aufweist, wobei die Vielzahl der Sub-Strahlen durch ein ionenoptisches Multistrahlen-System gesteuert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung eine elektronisch gesteuerte Strahlenquelle ist, die den Ionenstrahl emittiert.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ionenstrahl Teilchen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus katalytisch aktiven Teilchen, vorzugsweise Co, Ni, Fe; Gasen, vorzugsweise He, H, Ar, Xe, Kr, O; oder Dotierungsmitteln As, P, B, Ag, Au, Pt, Pd, sowie Mischungen davon aufweist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorschicht eine Metall-Katalysatorschicht umfasst.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bildung der CNTs die Katalysatorschicht auf dem Trägerelement durch Ionenstrahl- Abscheidung abgeschieden wird und die CNTs danach auf der Katalysatorschicht wachsen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bildung der CNTs die Katalysatorschicht aus einer Gasphase, die Katalysatorteilchen aufweist, vorzugsweise einem organometallischen Gasstrom, gebildet wird und auf dem Trägerelement durch gesteuerte Ionenstrahl-Induktion abgeschieden wird und die CNTs danach auf der Katalysatorschicht wachsen.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bildung der CNTs die katalytische Aktivität der Katalysatorschicht zumindest teilweise durch einen Ionenstrahl verstärkt wird und die CNTs danach auf den aktiven Zentren der Katalysatorschicht wachsen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bildung der CNTs die katalytische Aktivität der Katalysatorschicht zumindest teilweise durch einen Ionenstrahl verringert wird und die CNTs danach auf den aktiven Zentren der Katalysatorschicht wachsen.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bildung der CNTs die Katalysatorschicht zumindest teilweise durch einen Ionenstrahl aktiviert wird und die CNTs danach auf den aktiven Zentren der Katalysatorschicht wachsen.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorschicht einen oxidierten Metall-Katalysator aufweist, welcher durch einen H⁺- Ionen aufweisenden Strahl zumindest teilweise reduziert und aktiviert wird und die CNTs danach auf den aktiven Zentren der Katalysatorschicht wachsen.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Katalysator mit einem katalytisch nicht-aktiven Material, insbesondere einem Polymer, beschichtet ist, welches vor der Bildung der CNTs zumindest teilweise durch einen Ionenstrahl entfernt wird, und die CNTs danach auf den aktiven Zentren des Katalysators wachsen.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bildung der CNTs die Katalysatorschicht durch einen Ionenstrahl teilweise deaktiviert wird und die CNTs danach auf den übrigen aktiven Zentren der Katalysatorschicht wachsen.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorschicht einen aktiven Metall-Katalysator aufweist, welcher durch einen 02k-Ionen aufweisenden Strahl teilweise oxidiert und deaktiviert wird und die CNTs danach auf den übrigen aktiven Zentren der Katalysatorschicht wachsen.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wachstumsrichtung der CNTs während ihrer Bildung durch teilweise Polarisierung der umgebenden Fläche durch einen Ionenstrahl beeinflusst wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die CNTs nach ihrer Bildung durch einen Ionen-strahl zum Erhalt von Halbleitereigenschaften dotiert werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die CNTs nach ihrer Bildung durch einen Ionen-strahl zum Steuern der Dicke der Wände der CNTs abgetragen werden.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die CNTs nach ihrer Bildung durch einen Ionenstrahl zur Entfernung der "bucky"-Enden der CNTs gekappt werden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die CNTs nach ihrer Bildung durch einen Ionenstrahl in Längsrichtung zwecks Weiterbearbeitung der CNTs geöffnet werden.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach ihrer Bildung die CNTs mit weiteren CNTs durch Fusion mit einem Ionenstrahl verlängert werden.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung durch Erhitzen der katalytisch aktiven Teilchen im Fusionsbereich zwischen zwei CNTs durch einen Ionenstrahl durchgeführt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlängerung durch Abscheiden katalytisch aktiver Teilchen im Fusionsbereich zwischen zwei CNTs durch einen Ionenstrahl durchgeführt wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach ihrer Bildung die CNTs mit einem Ionenstrahl zwecks Steuerung der Größe und der Wachstumsrichtung der CNTs analysiert werden.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Analyse durch Detektion sekundärer Ionen, die durch die CNTs reflektiert und/oder abgelenkt werden, durchgeführt wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass Ionenstrahlen mit einer Energie von 10 keV bis 300 keV, vorzugsweise 40 keV bis 100 keV, verwendet werden.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Temperaturbereich von 200°C bis 1000°C, vorzugsweise 400°C bis 700°C, durchgeführt wird.