JP2001032071A - 熱化学気相蒸着装置及びこれを用いたカーボンナノチューブの低温合成方法 - Google Patents

熱化学気相蒸着装置及びこれを用いたカーボンナノチューブの低温合成方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温熱化学気相蒸着装置及びこれを用いたカ
ーボンナノチューブの低温合成方法を提供する。 【解決手段】 熱化学気相蒸着装置は、ガス入口１２及
び排気口１４を備え、ガス入口１２側に隣接してガス入
口１２から供給されるガスを熱分解させるための第１領
域と、排気口１４側に隣接して第１領域で熱分解された
ガスを使用してカーボンナノチューブを合成するための
第２領域とを含む反応チューブ１０と、反応チューブ１
０の外周に設けられ、第１領域を第１温度に保つための
第１抵抗発熱体２４と、反応チューブ１０の外周に設け
られ、第２領域を第１温度より低い第２温度に保つため
の第２抵抗発熱体２６と、第1抵抗発熱体２４と第2抵抗
発熱体２６との間に設けられてこれらを断熱させるため
の断熱材２２とを具備する。第１領域より低温に保たれ
る第２領域で分解されたカーボンソースガスを用いて触
媒微粒子上にカーボンナノチューブを合成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カーボンナノチュ
ーブの合成方法に関し、特に熱化学気相蒸着(Thermal C
hemical Vapor Deposition : Thermal CVD)装置を用い
たカーボンナノチューブの合成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、カーボンナノチューブはその直径
が数ｎｍ程度に極小であり、横縦比(aspect ratio)が１
０〜１０００程度の極微な円筒形の材料である。カーボ
ンナノチューブにおいて、１つのカーボン原子は３個の
他のカーボン原子と結合されており、六角形の蜂の巣紋
を成す。カーボンナノチューブは、その構造によって金
属的な導電性または半導体的な導電性を示す材料であっ
て、多様な技術分野に幅広く応用できると期待される物
質である。
【０００３】最近、カーボンナノチューブを大量合成す
るための技術として電気放電法、レーザー蒸着法または
炭化水素を用いる化学気相蒸着方法が広く知られてい
る。その中、電気放電法は、カーボンを電極としてアー
ク放電によりカーボンナノチューブを成長させる方法で
あり、レーザー蒸着法は、グラファイト(graphite)にレ
ーザーを照射してカーボンナノチューブを合成する方法
である。これら方法でカーボンナノチューブを合成する
場合には、カーボンナノチューブの半径または長さを調
節しにくく、また炭素質材料の構造を制御しにくい。従
って、合成過程で結晶質に優れた物質を得にくいだけで
なく、カーボンナノチューブ外に非晶質状態のカーボン
塊りが同時に多量生成される。このため、カーボンナノ
チューブの合成後に複雑な精製過程を必ず経るべきであ
る。また、この方法は、カーボンナノチューブを大面積
の基板上に成長させることができない。従って、各種素
子への適用に制限を受けることになる。
【０００４】一方、カーボンナノチューブをプラズマ化
学気相蒸着方法によって合成する方法が提案されたが、
これら方法によれば、プラズマ衝撃によるカーボンナノ
チューブの損傷が予想され、大面的基板でカーボンナノ
チューブを合成しにくいという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】最近、炭化水素の熱分
解によって、基板上にカーボンナノチューブを合成する
熱化学気相蒸着方法が提案された。この熱化学気相蒸着
方法によるカーボンナノチューブの合成方法は、高純度
のカーボンナノチューブを大量合成できる長所はある
が、カーボンナノチューブの合成がたいてい７００℃以
上の高温で行われるので、この方法を使用する場合に
は、ガラス基板が使用できないという問題がある。例え
ば、ＦＥＤ(Field Emission Displays)のようなディス
プレー素子を製造するに当ってガラス基板が使用できな
くなると、技術的にも経済的にも非常に不利になる。従
って、ガラスを基板として使用するためには、カーボン
ナノチューブの合成温度がガラスの変形温度の６５０℃
以下になるべきである。また、今まで開発されたたいて
いの素子では電気配線の大部分がアルミニウムからなっ
ており、アルミニウムはその溶融点が７００℃以下であ
る。従って、カーボンナノチューブの合成温度が７００
℃以上の熱化学気相蒸着法によるカーボンナノチューブ
の合成方法は、カーボンナノチューブを電子素子の製造
工程に適用するのに適しない。
【０００６】本発明の目的は、簡単で経済的な方法で高
純度のカーボンナノチューブを低温合成しうる熱化学気
相蒸着装置を提供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、低温熱化学気相蒸着
方法を用いてガラス基板を使用するディスプレー素子ま
たはシリコンを使用する電子素子の製造工程に適用する
のに適した条件でカーボンナノチューブを合成する方法
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る熱化学気相蒸着装置は、ガス入口及び排
気口を備え、前記ガス入口側に隣接して前記ガス入口か
ら供給されるガスを熱分解させるための第１領域と、前
記排気口側に隣接して前記第１領域で熱分解されたガス
を使用してカーボンナノチューブを合成するための第２
領域とを含む反応チューブと、前記反応チューブの外周
に設けられ、前記第１領域を第１温度に保たせるための
第１抵抗発熱体と、前記反応チューブの外周に設けら
れ、前記第２領域を前記第１温度より低い第２温度に保
たせるための第２抵抗発熱体と、前記第１抵抗発熱体と
第２抵抗発熱体との間に設けられてこれらを断熱させる
ための断熱材とを具備する。
【０００９】前記第１抵抗発熱体及び第２抵抗発熱体は
各々抵抗コイルよりなる。望ましくは、前記第１領域は
前記第１抵抗発熱体によって７００〜１０００℃の温度
に保たれ、前記第２領域は前記第２抵抗発熱体によって
４５０〜６５０℃の温度に保たれる。
【００１０】前記他の目的を達成するために、本発明に
係るカーボンナノチューブの合成方法では、第１基板上
に第１触媒金属膜を形成する。前記第１触媒金属膜を蝕
刻ガスで蝕刻してナノサイズの複数の触媒微粒子を形成
する。各々相異なる温度に保たれる第１領域及び第２領
域を含む反応チューブを備えた化学気相蒸着装置を用い
て、前記反応チューブ内の高温領域の第１領域でカーボ
ンソースガスを熱により分解させる。前記第１領域より
低温に保たれる前記第２領域で前記分解されたカーボン
ソースガスを用いて前記触媒微粒子上にカーボンナノチ
ューブを合成する。
【００１１】前記第１基板は、ガラス、石英、シリコ
ン、アルミナ、またはシリコン酸化物よりなる。前記第
１触媒金属膜は、コバルト、ニッケル、鉄、またはこれ
らの合金よりなることが望ましい。
【００１２】前記蝕刻ガスは、アンモニアガス、水素ガ
スまたは水素化物ガスよりなり、望ましくは前記蝕刻ガ
スはアンモニアガスである。前記触媒微粒子形成段階
は、前記反応チューブ内の第２領域で行なわれ、この
際、前記第２領域は４５０〜６５０℃の温度に保たれ
る。
【００１３】前記カーボンソースガスの分解段階が行わ
れる前記第１領域は７００〜１０００℃の温度に保た
せ、前記カーボンナノチューブの合成段階が行われる前
記第２領域は４５０〜６５０℃の温度に保たせる。前記
カーボンソースガスとして、Ｃ1〜Ｃ20の炭化水素ガス
を使用し、望ましくはアセチレンまたはエチレンガスを
使用する。
【００１４】本発明に係るカーボンナノチューブの合成
方法は、第２基板上に第２触媒金属膜を形成する段階を
さらに含むことができ、この際、前記触媒微粒子を形成
する段階は前記第１触媒金属膜と前記第２触媒金属膜と
が離隔されて相互対面している状態で行なわれ、前記カ
ーボンナノチューブを合成する段階は前記触媒微粒子と
前記第２触媒金属膜とが離隔されて相互対面している状
態で行なわれる。
【００１５】前記第２触媒金属膜はクロムまたはパラジ
ウムよりなることが望ましい。また、本発明に係るカー
ボンナノチューブの合成方法は前記第１基板上に前記第
１基板と前記第１触媒金属膜との相互反応を防止するた
めの絶縁膜を形成する段階をさらに含むことができる。
前記絶縁膜はシリコン酸化膜またはアルミナ(Ａｌ2Ｏ3)
よりなることが望ましい。
【００１６】また、本発明に係るカーボンナノチューブ
の合成方法は、前記第１基板上に金属膜を形成する段階
をさらに含むことができる。前記金属膜はチタン、窒化
チタン、クロムまたはタングステンよりなることが望ま
しい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の実施例を詳しく説明する。しかし、本発明の実施例
は多様な形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施
例にのみ限定されることではない。本発明の実施例は当
業者に本発明をさらに完全に説明するために提供される
ものである。図面において膜または領域の大きさまたは
厚さは明細書の明確性のために誇張されたものである。
また、何れの膜が他の膜または基板の”上”にあると記
載された場合、前記何れの膜は前記他の膜上に直接存在
しても、その間に第３の他の膜が介在されてもよい。
【００１８】図１は、本発明の望ましい実施例に係る低
温熱化学気相蒸着装置の構成を概略的に示す図面であ
る。図１を参照すれば、本発明の一実施例に係る低温熱
化学気相蒸着装置は、石英よりなる反応チューブ１０を
含む。前記反応チューブ１０はその長手方向によって２
つの領域、即ち高温領域及び低温領域とに区分される。
【００１９】前記反応チューブ１０のガス入口１２側の
外周には第１抵抗発熱体２４が設けられている。前記反
応チューブ１０内で前記ガス入口１２側に隣接した高温
領域は、前記第１抵抗発熱体２４によって比較的高温の
第１温度Ｔ1に保たれる。
【００２０】また、前記反応チューブ１０の排気口１４
側の外周には第２抵抗発熱体２６が設けられている。前
記反応チューブ１０内で前記排気口１４側に隣接した低
温領域は、前記第２抵抗発熱体２６によって前記第１温
度Ｔ1より低い第２温度Ｔ2(Ｔ1＞Ｔ2)に保たれる。
【００２１】前記第１抵抗発熱体２４と第２抵抗発熱体
２６は断熱材２２を介在して相互隔離されている。前記
第１抵抗発熱体２４及び第２抵抗発熱体２６は各々コイ
ル状に構成されうる。
【００２２】前記反応チューブ１０内の高温領域及び低
温領域には、各々サーモカップル(thermocouple;図示せ
ず)が装着されていて、これら領域における温度を検知
しうる。望ましくは、前記第１抵抗発熱体２４は前記反
応チューブ１０内の高温領域の温度を約７００〜１００
０℃の範囲に保たせるように温度調節され、前記第２抵
抗発熱体２６は前記反応チューブ１０内の低温領域の温
度を約４５０〜６５０℃の範囲に保たせるように温度調
節される。
【００２３】前記反応チューブ１０の排気側にはポンプ
３２及び排気装置３４が設けられている。前記排気装置
３４によって前記反応チューブ１０内の圧力が調節され
うる。前記ガス入口１２を通して前記反応チューブ１０
内に流入されるガスは、前記反応チューブ１０内の高温
領域及び低温領域を順次に経て、前記反応チューブ１０
の排気口１４を通して外に排出される。前記反応チュー
ブ１０のガス入口１２から流入される反応ガスは、前記
反応チューブ１０内の高温領域で熱分解され、この熱分
解された反応ガスが前記反応チューブ１０の低温領域に
移動されると、前記低温領域でカーボンナノチューブの
合成が行われる。
【００２４】従って、本発明に係る低温熱化学気相蒸着
装置を使用してＣＶＤ工程を進行するためには、蒸着対
象の基板がローディングされている石英ボート４を前記
反応チューブ１０の低温領域に乗せるべきである。
【００２５】図２（Ａ）乃至図（Ｃ）は、本発明の第1
実施例に係るカーボンナノチューブの合成方法を説明す
るために工程順序によって示す断面図である。第１実施
例に係るカーボンナノチューブの合成方法では、図１に
示したような低温熱化学気相蒸着装置を用いる。
【００２６】まず、図２（Ａ）を参照すれば、基板５０
上に触媒金属膜５２を約２〜２００ｎｍの厚さに形成す
る。前記基板５０は、化学気相蒸着反応に関与しないと
共に金属と反応しない物質よりなるものであって、例え
ばガラス、石英、アルミナ(Ａｌ2Ｏ3)、またはシリコン
酸化物よりなる。
【００２７】前記触媒金属膜５２は、通常の熱蒸着法、
電子ビーム蒸着法またはスパッタリング法によって形成
でき、例えばコバルト、ニッケル、鉄、またはこれらの
合金よりなる。
【００２８】図２（Ｂ）は、図１の熱化学気相蒸着装置
内で前記触媒金属膜５２から複数の触媒微粒子５２ａを
形成する段階を示す。まず、前記触媒金属膜５２の形成
された基板５０を石英ボート４のスリットに立設した
後、図１に示すような熱化学気相蒸着装置の反応チュー
ブ１０内に入れて低温領域に位置させる。この際、前記
反応チューブ１０内の高温領域は前記第１抵抗発熱体２
４によって約７００〜１０００℃の範囲に保たせ、低温
領域は前記第２抵抗発熱体２６によって約４５０〜６５
０℃の範囲に保たせる。また、前記反応チューブ１０内
の圧力は数百ｍＴｏｒｒ〜数Ｔｏｒｒ程度に保たせる。
【００２９】次に、前記ガス入口１２を通して前記反応
チューブ１０内に蝕刻ガス５４を供給する。前記蝕刻ガ
ス５４としては、アンモニアガス、水素ガス、またはＮ
Ｈのような水素化物ガスよりなるガスを使用しうる。望
ましくは、前記蝕刻ガス５４としてアンモニアガスを使
用する。前記蝕刻ガス５４としてアンモニアガスを使用
する場合、約８０〜３００ｓｃｃｍの流量に供給する。
【００３０】その結果、前記蝕刻ガス５４によって前記
触媒金属膜５２がその表面から前記触媒金属膜５２内の
グレーン粒界(grain boundary)に沿って蝕刻され、前記
基板５０の表面には前記触媒金属膜５２の構成物質が島
の形態に変形されてナノサイズの複数の触媒微粒子５２
ａを形成する。これら触媒微粒子５２ａは、カーボンナ
ノチューブの合成時に触媒の役割をすることになる。
【００３１】図２（Ｃ）は、カーボンナノチューブ６０
を合成する段階を示す。図２（Ｂ）のように、基板５０
上に前記複数の触媒微粒子５２ａが形成されると、前記
ガス入口１２を通して前記反応チューブ１０内にカーボ
ンソースガス５６を供給する。前記カーボンソースガス
５６は、カーボンダイマー(dimer)を提供できるもので
あって、低温で分解可能なものなら何れでも使用でき
る。前記カーボンソースガス５６として望ましくは、Ｃ
1〜Ｃ20の炭化水素ガス、さらに望ましくは、アセチレ
ンまたはエチレンガスを使用する。前記カーボンソース
ガス５６は、約２０〜１００ｓｃｃｍの流量に約１０〜
４０分間供給される。
【００３２】図３は、図１の低温熱化学気相蒸着装置内
で、前記カーボンソースガス５６が前記反応チューブ１
０内に流入される段階から前記カーボンナノチューブ６
０の合成段階に至るまでの過程を示す模式図である。
【００３３】図３に示すように、前記ガス入口１２を通
して前記反応チューブ１０内に供給される前記カーボン
ソースガス５６は、先に約７００〜１０００℃に保たれ
る高温領域を通りながら分解され、約４５０〜６５０℃
に保たれる低温領域で前記触媒微粒子５２ａを触媒とし
て、前記分解されたカーボンソースガス５６によって前
記触媒微粒子５２ａ上に高純度のカーボンナノチューブ
６０が合成される。
【００３４】図４は、図３の反応チューブ１０内の低温
領域に置かれた石英ボート４と、そのスリットに立てら
れた複数の基板５０を拡大して示した図面である。図４
に示すように、前記基板５０の被蒸着面、即ち前記触媒
金属膜５２の形成面が前記反応チューブ１０内で矢印Ａ
により流動するガス流れに対面しないように前記基板５
０を前記石英ボート４のスリットに立てる。
【００３５】図５は、本発明の第２実施例に係るカーボ
ンナノチューブの合成方法を説明するための図面であ
る。第２実施例において、図２（Ａ）の方法で基板５０
上に触媒金属膜５２を形成することは第１実施例と同一
である。但し、第２実施例では前記基板５０を第１基板
５０とし、これを図４のような状態に石英ボート４上に
立てるが、前記第１基板５０が前記石英ボート４のスリ
ットに１つおきに１つずつ位置決めする。そして、上面
に触媒金属膜７２の形成された第２基板７０を別に用意
し、前記第２基板７０を前記石英ボート４の空スリット
に立てて、前記触媒金属膜７２と前記触媒金属膜５２と
を相互離隔された状態で対面させる。
【００３６】前記第２基板７０は、例えば、ガラス、石
英、シリコン、アルミナ、またはシリコン酸化物よりな
る。前記第２基板７０上に形成される前記触媒金属膜７
２はクロムまたはパラジウムよりなることが望ましい。
【００３７】次に、図２（Ｂ）及び（Ｃ）と同じ条件で
蝕刻ガス５４及びカーボンソースガス５６を順次に前記
反応チューブ１０内に供給して前記第１基板５０上に高
純度のカーボンナノチューブを合成する。
【００３８】ここで、前記反応チューブ１０の内部に蝕
刻ガス５４及び前記カーボンソースガス５６を供給する
際、前記反応チューブ１０内の低温領域では前記触媒金
属膜７２を構成する物質の触媒作用によって、前記蝕刻
ガス５４と前記カーボンソースガス５６が各々さらに低
温で分解されうる。
【００３９】図６（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の第３実
施例に係るカーボンナノチューブの合成方法を説明する
ために工程順序通り示した断面図である。第３実施例に
係るカーボンナノチューブの合成方法でも、図１のよう
な低温熱化学気相蒸着装置を用いる。
【００４０】まず、図６（Ａ）を参照すれば、基板１５
０上に絶縁膜１５１を形成し、前記絶縁膜１５１上に触
媒金属膜１５２を図２（Ａ）と同じ方法で形成する。前
記絶縁膜１５１は、前記触媒金属膜１５２を構成する金
属物質と前記基板１５０の構成物質との界面でこれらの
相互反応するを防止するために形成することである。例
えば、前記基板１５０としてシリコン基板を使用し、前
記触媒金属膜１５２形成物質としてコバルト、ニッケル
またはこれらの合金を使用する場合、前記基板１５０と
前記触媒金属膜１５２との間の界面でのシリサイドの形
成を防止するために、これら膜間に前記絶縁膜１５１を
形成することである。前記絶縁膜１５１は、例えばシリ
コン酸化膜またはアルミナよりなる。
【００４１】図６（Ｂ）を参照すれば、図２（Ｂ）と同
じ方法で、熱化学気相蒸着装置内で前記触媒金属膜１５
２を蝕刻ガス１５４で蝕刻して複数の触媒微粒子１５２
ａを形成する。
【００４２】引続き、カーボンソースガス１５６を使用
し、図２（Ｃ）及び図３と同じ方法で熱化学気相蒸着工
程を行なって、図６（Ｃ）に示すように、前記触媒微粒
子１５２ａ上に高純度のカーボンナノチューブ１６０を
合成する。
【００４３】図７（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第４実
施例に係るカーボンナノチューブの合成方法を説明する
ための断面図である。第４実施例は、カーボンナノチュ
ーブ２６０を基板２５０上の金属膜２５１上に形成する
場合を例示したものである。即ち、基板２５０上に、例
えばチタン、窒化チタン、クロムまたはタングステンよ
りなる金属膜２５１を形成した後、その上に触媒金属膜
２５２を形成し、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）及び図３と同
じ方法でカーボンナノチューブ２６０を合成する。前記
金属膜２５１は、例えばＦＥＤ、ＶＦＤ(Vacuum Fluore
scent Displays)または白色光源のような素子に必要な
電極として使われる。
【００４４】本明細書及び添付図面には最適の実施例を
開示した。ここには特定の用語が使われたが、これは単
に本発明を説明するために使われたものに過ぎず、意味
を限定したり、発明の範囲を制限することではない。
【００４５】
【発明の効果】本発明に係る低温熱化学気相蒸着装置
は、断熱材によって隔離された状態で相異なる温度に制
御される２つの抵抗発熱体によって１つの反応チューブ
が相異なる温度に保たれる２つの領域、即ち高温領域及
び低温領域に区分されている。従って、このような低温
熱化学気相蒸着装置を使用する本発明に係るカーボンナ
ノチューブの合成方法によれば、反応ガスが前記熱化学
気相蒸着装置内に流入されると、一旦高温領域で分解段
階を経た後、低温領域で基板上に形成された複数の触媒
微粒子上にカーボンナノチューブを合成する段階を経
る。
【００４６】従って、本発明によれば、既存の熱化学気
相蒸着方法を用いたカーボンナノチューブの高温合成方
法とは違って、６５０℃以下の低温度で高純度のカーボ
ンナノチューブを合成しうる。従って、溶融点の低いガ
ラス基板が使用できるだけでなく、大面積の平らな基板
上に高純度、高密度のカーボンナノチューブを低温で合
成でき、ＦＥＤを始め、各種ディスプレー素子の製造に
非常に効率よく適用しうる。以上、本発明を望ましい実
施例に基づいて詳しく説明したが、本発明は前記実施例
に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で当業者に
よって多様に変形しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る熱化学気相蒸着装置
の構成を概略的に示す図面である。
【図２】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の第1実施例に係
るカーボンナノチューブの合成方法を説明するための断
面図である。
【図３】図１の熱化学気相蒸着装置を用いた本発明の第
１実施例に係るカーボンナノチューブの合成過程を示す
模式図である。
【図４】図３の反応チューブ内の低温領域に置かれた石
英ボートとそのスリットに立てられた複数の基板を拡大
して示した図面である。
【図５】本発明の第２実施例に係るカーボンナノチュー
ブの合成方法を説明するための図面である。
【図６】（Ａ）乃至（Ｃ）は、本発明の第３実施例に係
るカーボンナノチューブの合成方法を説明するための断
面図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第４実施例に係
るカーボンナノチューブの合成方法を説明するための断
面図である。
【符号の説明】
１０ 反応チューブ １２ ガス入口 １４ 排気口 ２４ 第1抵抗発熱体 ２６ 第2抵抗発熱体 ３２ ポンプ ３４ 排気装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０１Ｂ 31/02 １０１ Ｃ０１Ｂ 31/02 １０１Ｆ (72)発明者 柳 在銀 大韓民国ソウル特別市城北区貞陵１洞1015 番地慶南アパート106棟1001号

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガス入口及び排気口を備え、前記ガス入
    口側に隣接して前記ガス入口から供給されるガスを熱分
    解させるための第１領域、ならびに前記排気口側に隣接
    して前記第１領域で熱分解されたガスを使用してカーボ
    ンナノチューブを合成するための第２領域を含む反応チ
    ューブと、 前記反応チューブの外周に設けられ、前記第１領域を第
    １温度に保持するための第１抵抗発熱体と、 前記反応チューブの外周に設けられ、前記第２領域を前
    記第１温度より低い第２温度に保持するための第２抵抗
    発熱体と、 前記第１抵抗発熱体と前記第２抵抗発熱体との間に設け
    られてこれらを断熱させるための断熱材と、 を備えることを特徴とする熱化学気相蒸着装置。
  2. 【請求項２】 前記第１抵抗発熱体及び第２抵抗発熱体
    は、各々抵抗コイルよりなることを特徴とする請求項１
    に記載の熱化学気相蒸着装置。
  3. 【請求項３】 前記第１領域は、前記第１抵抗発熱体に
    よって７００〜１０００℃の温度に保たれ、前記第２領
    域は、前記第２抵抗発熱体によって４５０〜６５０℃の
    温度に保たれることを特徴とする請求項１に記載の熱化
    学気相蒸着装置。
  4. 【請求項４】 第１基板上に第１触媒金属膜を形成する
    段階と、 前記第１触媒金属膜を蝕刻ガスで蝕刻してナノサイズの
    複数の触媒微粒子を形成する段階と、 各々相異なる温度に保たれる第１領域及び第２領域を含
    む反応チューブを備えた化学気相蒸着装置を用いて、前
    記反応チューブ内の高温領域の第１領域でカーボンソー
    スガスを熱により分解させる段階と、 前記第１領域より低温に保たれる前記第２領域で前記分
    解されたカーボンソースガスを用いて前記触媒微粒子上
    にカーボンナノチューブを合成する段階と、 を含むことを特徴とするカーボンナノチューブの合成方
    法。
  5. 【請求項５】 前記第１基板は、ガラス、石英、シリコ
    ン、アルミナ、またはシリコン酸化物よりなることを特
    徴とする請求項４に記載のカーボンナノチューブの合成
    方法。
  6. 【請求項６】 前記第１触媒金属膜は、コバルト、ニッ
    ケル、鉄、またはこれらの合金よりなることを特徴とす
    る請求項４に記載のカーボンナノチューブの合成方法。
  7. 【請求項７】 前記第１触媒金属膜は、２〜２００ｎｍ
    の厚さに形成されることを特徴とする請求項４に記載の
    カーボンナノチューブの合成方法。
  8. 【請求項８】 前記蝕刻ガスは、アンモニアガス、水素
    ガスまたは水素化物ガスよりなることを特徴とする請求
    項４に記載のカーボンナノチューブの合成方法。
  9. 【請求項９】 前記蝕刻ガスは、アンモニアガスである
    ことを特徴とする請求項８に記載のカーボンナノチュー
    ブの合成方法。
  10. 【請求項１０】 前記触媒微粒子形成段階は、前記反応
    チューブ内の第２領域で行なわれることを特徴とする請
    求項４に記載のカーボンナノチューブの合成方法。
  11. 【請求項１１】 前記第２領域は、４５０〜６５０℃の
    温度に保たれることを特徴とする請求項１０に記載のカ
    ーボンナノチューブの合成方法。
  12. 【請求項１２】 前記カーボンソースガスの分解段階
    で、前記第１領域は、７００〜１０００℃の温度に保た
    れることを特徴とする請求項４に記載のカーボンナノチ
    ューブの合成方法。
  13. 【請求項１３】 前記カーボンソースガスは、Ｃ1〜Ｃ
    20の炭化水素ガスよりなることを特徴とする請求項４に
    記載のカーボンナノチューブの合成方法。
  14. 【請求項１４】 前記カーボンソースガスは、アセチレ
    ンまたはエチレンよりなることを特徴とする請求項１３
    に記載のカーボンナノチューブの合成方法。
  15. 【請求項１５】 前記カーボンナノチューブの合成段階
    で、前記第２領域は、４５０〜６５０℃の温度に保たれ
    ることを特徴とする請求項４に記載のカーボンナノチュ
    ーブの合成方法。
  16. 【請求項１６】 第２基板上に第２触媒金属膜を形成す
    る段階をさらに含み、 前記触媒微粒子を形成する段階は、前記第１触媒金属膜
    と前記第２触媒金属膜とが離隔されて相互対面している
    状態で行なうことを特徴とする請求項４に記載のカーボ
    ンナノチューブの合成方法。
  17. 【請求項１７】 前記カーボンナノチューブを合成する
    段階は、前記触媒微粒子と前記第２触媒金属膜とが離隔
    されて相互対面している状態で行なうことを特徴とする
    請求項１６に記載のカーボンナノチューブの合成方法。
  18. 【請求項１８】 前記第２基板は、ガラス、石英、シリ
    コン、アルミナ、またはシリコン酸化物よりなることを
    特徴とする請求項１６または１７に記載のカーボンナノ
    チューブの合成方法。
  19. 【請求項１９】 前記第２触媒金属膜は、クロムまたは
    パラジウムよりなることを特徴とする請求項１６または
    １７に記載のカーボンナノチューブの合成方法。
  20. 【請求項２０】 前記第１基板上に、前記第１基板と前
    記第１触媒金属膜との相互反応を防止するための絶縁膜
    を形成する段階をさらに含み、 前記第１触媒金属膜は、前記絶縁膜上に形成されること
    を特徴とする請求項４に記載のカーボンナノチューブの
    合成方法。
  21. 【請求項２１】 前記絶縁膜は、シリコン酸化膜または
    アルミナよりなることを特徴とする請求項２０に記載の
    カーボンナノチューブの合成方法。
  22. 【請求項２２】 前記第１基板上に金属膜を形成する段
    階をさらに含み、 前記第１触媒金属膜は、前記金属膜上に形成されること
    を特徴とする請求項４に記載のカーボンナノチューブの
    合成方法。
  23. 【請求項２３】 前記金属膜は、チタン、窒化チタン、
    クロムまたはタングステンよりなることを特徴とする請
    求項２２に記載のカーボンナノチューブの合成方法。
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