JP2002069756A - カーボン・ナノ・ファイバの生成装置及び生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的に低温でカーボン・ナノ・ファイバを
生成する。 【解決手段】 内部が排気された真空槽１内にプラズマ
用ガスポート３を介してアルゴンガスを供給する。そし
て、フィラメント加熱用電源装置８から変圧器７を介し
てフィラメント構成の陰極６に交流電力を供給すること
により、当該陰極６を加熱する。この状態で、プラズマ
放電用電源装置９から陰極６と陽極１０との間に、実効
的に直流の電力を供給すると、これら各電極６、１０間
の空間内にプラズマ５が発生する。そして、このプラズ
マ５内に、上記陰極６の輻射熱により昇華された昇華性
物質１３の粒子が浮遊することにより、当該昇華性物質
１３を原料とするカーボン・ナノ・ファイバが、基板１
６の表面に成長する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばシリコン
（Ｓｉ）やガラス等の基板の表面に極細繊維状のカーボ
ン・ナノ・ファイバを生成する生成装置及び生成方法に
関し、特にプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n：化学気相成長）法により当該カーボン・ナノ・ファ
イバを生成する装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記カーボン・ナノ・ファイバは、例え
ば電界放出型表示装置（ＦＥＤ：electrical Field Emi
ssion Display）の電子放出源材料として有望視されて
いる。この電界放出型表示装置とは、陰極から放出され
た電子を、陽極に塗布された蛍光体に衝突させることに
より、当該蛍光体を発光させて画像を表示するもので、
この点に関しては、通常のＣＲＴ（Cathode Ray Tube）
型の表示装置と略同様である。ただし、ＣＲＴ型の表示
装置においては、電子銃という所謂点状の電子放出源を
用いるのに対して、電界放出型表示装置では、点状の電
子放出源を多数二次元的に配置するという所謂面状の電
子放出源を用いることを前提としており、この点で、両
者は大きく異なる。

【０００３】上記のような面状の電子放出源を実現する
には、この面状の電子放出源を構成する個々の点状電子
放出源として、極細でかつ先鋭な言わば針状のものが必
要とされる。また、極力、電子の放出効率の高い、所謂
エミッション特性の良好なもの、が望まれる。そこで、
この電子放出源として、上記カーボン・ナノ・ファイバ
が有望視されるのである。

【０００４】このカーボン・ナノ・ファイバを生成する
装置として、従来、例えば熱ＣＶＤ法を利用するものが
ある。これは、例えばアンモニアとヘリウムとの混合希
釈ガスとエチレンとを原料とし、これに熱エネルギを与
えて化学反応させることにより、上記カーボン・ナノ・
ファイバを生成するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記熱ＣＶＤ
法を利用する従来技術によれば、真空槽（チャンバ）内
の温度が約７００［℃］にまで上昇し、この温度上昇に
より、カーボン・ナノ・ファイバの生成対象となる基板
が変形したり変性する場合がある、という問題がある。
特に、上記電界放出型表示装置用の電子放出源を製作す
る場合には、基板として、ガラス板にＩＴＯ（Indium T
in Oxide）を成膜したものを用いることがあるが、この
ＩＴＯは、熱に弱く、例えばその温度が約４５０［℃］
を超えると性質が劣化しひいては剥離することがあるた
め、このような耐熱性の低い基板にカーボン・ナノ・フ
ァイバを生成するのは、上記従来技術では極めて困難で
あった。

【０００６】そこで、本発明は、従来よりも低温でカー
ボン・ナノ・ファイバを生成できる装置及び方法を提供
すること、を目的とする。また、カーボン・ナノ・ファ
イバの形状や大きさ、分布、更には固有抵抗等の性質等
を制御できるようにすることも、本発明の目的とすると
ころである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、プラズマＣＶＤ法を利用する。即
ち、本発明の生成装置は、排気手段によって内部が排気
される真空槽と、上記真空槽内にプラズマを発生させる
プラズマ発生手段と、上記真空槽内の所定位置、例えば
プラズマの雰囲気内またはプラズマの周辺に、カーボン
・ナノ・ファイバの生成対象となる基板等の被対象物を
配置し、これを支持する支持手段と、上記真空槽内にカ
ーボン・ナノ・ファイバの原料となる原料物質を気体の
状態で供給する原料供給手段と、を具備する。

【０００８】本発明によれば、真空槽内に供給される気
体原料（所謂原料ガス）は、エネルギの高いプラズマに
より励起され、或いは解離される。これにより、原子ま
たは分子のラジカルが形成され、これら活発な粒子間の
反応により、被対象物の表面にカーボンが堆積する。そ
して、この堆積が継続することにより、カーボン・ナノ
・ファイバが成長する。このように、プラズマＣＶＤ法
によりカーボン・ナノ・ファイバが成長することは、実
験により確認できた。

【０００９】なお、上記原料物質は、昇華性物質であっ
てもよい。この場合、上記原料供給手段は、例えば、真
空槽内において昇華性物質を保持する保持手段と、当該
昇華性物質を加熱して昇華させる加熱手段と、によって
構成できる。ここで言う昇華性物質としては、例えば鉄
フタロシアニン（Fe-Phthalocyanine：C₃₂H₁₆N_８Fe）等
を用いることができる。また、加熱手段としては、例え
ばフィラメントやセラミック等を用いた接触または非接
触型（赤外線輻射式）のヒータや、レーザ等の所謂熱エ
ネルギを照射する手段等、がある。

【００１０】本発明における上記プラズマ発生手段は、
上記真空槽内に設けられ熱電子を放出する第１の電極
と、上記真空槽内において上記第１の電極と間隔を隔て
て対向する状態に設けられた第２の電極と、上記第１及
び第２の各電極間に第１の電力を供給することにより上
記第１の電極から放出される熱電子を上記第２の電極に
吸収させる第１電力供給手段と、上記真空槽内、特に上
記第１及び第２の各電極間の空間内に、プラズマ発生用
の第１のガスを供給する第１ガス供給手段と、によって
構成できる。

【００１１】この構成によれば、第１及び第２の各電極
間の空間内に第１のガスを供給した状態で、これら各電
極間に第１の電力を供給すると、プラズマ放電が誘起さ
れ、即ちプラズマが発生する。なお、ここでは、例えば
第１の電極を陰極とし、第２の電極を陽極とする。そし
て、これら各電極間に、上記第１の電力として実効的に
直流の電力を供給すれば、上記プラズマが誘起する。因
みに、第１の電極は、例えば交流電力の供給により加熱
して熱電子を放出するタングステン製等のフィラメント
等により構成でき、第２の電極は、例えば概略板状の金
属により構成できる。また、第１のガスとしては、例え
ばアルゴン（Ａｒ）等を用いることができる。

【００１２】上記第１の電力の供給源である上記第１電
力供給手段は、当該第１の電力の態様を任意に可変でき
るよう構成するのが、望ましい。このようにすれば、上
記プラズマの発生状態を制御することができ、ひいては
カーボン・ナノ・ファイバの成長過程を制御できる。な
お、ここで言う上記第１の電力の態様とは、例えば電圧
値や電力値等を含む当該電力の大きさや、直流、交流或
いはパルス状等の当該電力（波形）の形体や周波数等、
のことを言う。

【００１３】そして、上記第１ガス供給手段もまた、上
記第１のガスの供給量を任意に可変できるよう構成する
のが、望ましい。この第１のガスの供給量を可変とする
ことによっても、プラズマの発生状態を制御でき、ま
た、真空槽内の圧力等をも制御できる。

【００１４】また、本発明においては、上記プラズマ発
生手段は、或る軸線を中心として当該軸線の周囲にプラ
ズマを発生させるよう構成してもよい。この場合、上記
支持手段は、上記軸線と略直角な方向に向かって当該軸
線から所定の間隔を隔てたところに、上記被対象物にお
けるカーボン・ナノ・ファイバの生成対象となる表面部
分、所謂ファイバ生成対象面、を位置させる。そして、
このファイバ生成対象面を上記軸線に略対向させるよう
に、具体的には、軸線に対してファイバ生成対象面の成
す角度が±３０度の範囲内になるように、好ましくは、
軸線に対してファイバ生成対象面が略平行を成すよう
に、被処理物を支持する。

【００１５】なお、上記支持手段は、上記軸線から被対
象物のファイバ生成対象面までの距離を、任意に可変で
きるよう構成してもよい。この場合、上記軸線から被対
象物のファイバ生成対象面までの距離を、当該軸線に沿
う方向におけるプラズマ長の１０［％］乃至２００
［％］にそれぞれ相当する距離の範囲内で、任意に設定
可能とするのが望ましい。このようにすれば、カーボン
・ナノ・ファイバの成長過程を制御でき、ひいては当該
ファイバの形状や大きさ、分布等を制御できる。

【００１６】更に、本発明においては、上記被対象物を
強制的に冷却する強制冷却手段、を設けてもよい。この
ようにすれば、ファイバ生成時における被対象物の温度
上昇を抑制でき、ひいては、当該被対象物の変形や変性
等を防止できる。また、このように被対象物を冷却する
ことにより、カーボン・ナノ・ファイバの形状や大き
さ、生成分布等を制御できるということも、実験により
確認できた。なお、ここで言う強制冷却手段は、例えば
液体窒素等の冷却液を用いた液体冷却手段や、気体冷媒
を用いた気体冷却手段、或いはペルチェ素子を用いた電
子冷却手段等によって、被対象物を直接または上記支持
手段を介して間接的に冷却することにより、実現でき
る。

【００１７】そして、本発明では、上記被対象物と所定
の基準電位との間に、所謂バイアスとしての第２の電
力、を供給する第２電力供給手段、を設けてもよい。こ
こで言う第２の電力としては、例えば直流電力や交流電
力（所謂低周波電力や高周波電力等を含む）、或いはパ
ルス電力（中立の０Ｖ電位に対して正負の方向にパルス
波形が対称／非対称なものの両方を含む）等、を用いる
ことができる。特に、本発明の装置が、上記プラズマ発
生手段の構成要素として上記第１の電極と第２の電極と
を有する場合には、陰極として機能する第２の電極の電
位を基準電位として、この第２の電極と上記被対象物と
の間に、当該第２の電力を供給すればよい。この場合、
これら第２の電極と被対象物との間の実効的な電位差
が、上記第１及び第２の各電極間における実効電位差の
約±１００［％］の範囲内の値になるように、上記第２
の電力を設定する。なお、当該第２の電力を供給するの
に代えて、例えば第２の電極と被対象物とを電気的に短
絡し、または絶縁状態（所謂フローティング状態）とし
てもよい。

【００１８】上記第２の電力の供給源である第２電力供
給手段は、当該第２の電力の態様、例えば大きさや波形
の形体、また交流電力である場合にはその周波数等を、
任意に可変できるよう構成してもよい。このように被対
象物に印可するバイアスを可変とすることによって、当
該被対象物に対するカーボン・ナノ・ファイバの成長過
程を制御でき、ひいては当該ファイバの形状や大きさ、
分布等を制御できる。

【００１９】また、本発明においては、上記真空槽内に
磁界を形成する磁界形成手段、を設けてもよい。即ち、
プラズマは磁界に影響されるので、当該磁界を掛けるこ
とにより、プラズマ密度等の当該プラズマの発生状態を
変化させ、ひいては被対象物に対するプラズマエネルギ
の作用を変化させることができる。

【００２０】なお、プラズマ発生手段が、上記のように
或る軸線を中心として当該軸線の周囲にプラズマを発生
させるよう構成されたものである場合には、当該軸線に
沿う方向に上記磁界を形成するのが望ましい。また、こ
の磁界を形成する上記磁界形成手段は、当該磁界の態
様、例えば形状や方向或いは強度等を、任意に可変でき
るよう構成するのが望ましい。特に、磁界強度について
は、被対象物のファイバ生成対象面付近において、１０
［Ｇ］乃至３００［Ｇ］の範囲内で、当該磁界強度を自
由に可変できるようにする。このようにすれば、被対象
物に対するプラズマエネルギの作用を制御でき、ひいて
は、カーボン・ナノ・ファイバの形状や大きさ、分布等
をより詳細に制御できる。

【００２１】更に、本発明においては、上記真空槽内に
ドーピング（添加）用の第２のガスを供給する第２ガス
供給手段、を設けてもよい。このように第２のガスをド
ーピングすることにより、当該ドーピングを行わない場
合と比較して、形状等の他に、固有抵抗等の性質の異な
るカーボン・ナノ・ファイバを生成できること、が実験
により確認できた。ここで言う第２のガスとしては、例
えば窒素や水素、シアン、アルゴン及び酸素等のガス、
或いはこれらのガスを含む例えば硫化水素等の化合物ガ
ス等がある。また、フッ素、臭素、塩素等のハロゲン系
のガス、直鎖状若しくは環状の炭化水素ガス、或いはこ
れらのガスを成分とする化合物ガス等、を用いることも
できる。これらのうちのいずれを第２のガスとして用い
るのかについては、生成しようとするカーボン・ナノ・
ファイバの用途や目的等に応じて、適宜選択すればよ
い。

【００２２】なお、上記第２ガス供給手段は、第２のガ
スの供給量を任意に可変できるよう構成するのが望まし
い。このようにすれば、カーボン・ナノ・ファイバの性
質をより詳細に制御できる。

【００２３】本発明は、上記カーボン・ナノ・ファイバ
の生成方法にも供する。即ち、所定の真空槽内を排気す
る排気過程と、上記真空槽内の所定位置にカーボン・ナ
ノ・ファイバの生成対象となる基板等の被対象物を配置
する配置過程と、上記真空槽内にプラズマを発生させる
プラズマ発生過程と、上記真空槽内にカーボン・ナノ・
ファイバの原料となる原料物質を気体の状態で供給する
原料供給過程と、を実行することにより、本発明の生成
装置により生成して得られるカーボン・ナノ・ファイバ
と同様のものを、生成できる。

【００２４】なお、この生成方法によるカーボン・ナノ
・ファイバの生成過程において、上記第１及び第２の各
電力の態様、第１及び第２の各ガスの供給量、磁界の態
様を、経時的に変化させることによって、当該カーボン
・ナノ・ファイバの形状や大きさ、分布、或いは性質等
を、任意に制御できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態について、
図１から図１７を参照して説明する。図１は、本実施の
形態に係るカーボン・ナノ・ファイバの生成装置の概略
構成図である。同図に示すように、この装置は、真空槽
（チャンバ）１を備えている。この真空槽１は、例えば
ステンレス等の金属製のもので、電気的に接地電位（Ｇ
ＮＤ）に接続されている。そして、この真空槽１の側壁
部分には、排気ポート２、プラズマ用ガス供給ポート３
及びドーピング用ガス供給ポート４という３つのポート
が、設けられている。

【００２６】上記各ポート２乃至４のうち、排気ポート
２は、真空槽１内の空気を外部に排気するためのもの
で、この排気ポート２には、当該排気を行う排気手段と
しての図示しない真空ポンプが結合される。一方、プラ
ズマ用ガス供給ポート３は、真空槽１内に後述するプラ
ズマ５を発生させるためのガスを供給するためのもの
で、ここでは、このプラズマ発生用ガスとしてアルゴン
（Ａｒ）ガスが用いられる。このプラズマ発生用のアル
ゴンガスが、特許請求の範囲に記載の第１のガスに対応
し、このアルゴンガスを真空槽１内に供給する図示しな
い手段が、特許請求の範囲に記載の第１ガス供給手段に
対応する。そして、ドーピング用ガス供給ポート４は、
真空槽１内に後述するドーピング用の反応性ガスを供給
するためのものである。この反応性ガスとしては、例え
ば窒素や水素、シアン、アルゴン及び酸素等のガス、或
いはこれらのガスを含む例えば硫化水素等の化合物ガス
等がある。また、フッ素、臭素、塩素等のハロゲン系の
ガス、直鎖状若しくは環状の炭化水素ガス、或いはこれ
らのガスを成分とする化合物ガス等、がある。このドー
ピング用の反応性ガスが、特許請求の範囲に記載の第２
のガスに対応し、この第２のガスを真空槽１内に供給す
る図示しない手段が、特許請求の範囲に記載の第２ガス
供給手段に対応する。なお、図には示さないが、各ポー
ト２乃至４には、それぞれ真空弁や流量計等の通常の真
空配管系で要求される各種配管機器が設けられており、
それぞれの流量等を任意に調整可能とされている。これ
らのポート２乃至４は、真空槽１の側壁に限らず、例え
ば天井部分や底面部分に設けることもできる。

【００２７】上記真空槽１内の天井寄りの略中央部分に
は、例えばタングステン製フィラメントから成る陰極６
が、設けられている。この陰極６は、真空槽１の外部に
おいて、入力絶縁変圧器７の二次側巻線７１に接続され
ており、この変圧器７の一次側巻線７２は、当該陰極６
を加熱するためのフィラメント加熱用電源装置８の出力
端子に接続されている。更に、変圧器７の二次側巻線７
１の略中点は、接地電位と後述するプラズマ放電用電源
装置９の出力端子の一方と、に接続されている。なお、
上記フィラメント加熱用電源装置８に代えて、例えば商
用交流電力を変圧器７の一次側巻線７２に直接供給して
もよい。また、陰極６に対して交流電力を供給するので
はなく、直流電力を供給してもよい。具体的には、フィ
ラメント加熱用電源装置８として、耐電圧性能の高い直
流電源装置を採用し、その出力を、直接、陰極６に供給
してもよい。この場合は、当該陰極６を構成するフィラ
メントの一端またはその中間部を、接地電位とすればよ
い。また、絶縁変圧器７の二次側巻線７１と陰極６との
間に整流平滑回路を挿入し、当該陰極６に供給される電
流のリップル率の低下を図ってもよい。ここで言う陰極
６が、特許請求の範囲に記載の第１の電極に対応する。
また、この陰極６は、特許請求の範囲に記載の加熱手段
としても機能する。

【００２８】一方、真空槽１内の底面寄りの略中央部分
には、上記陰極６と間隔を隔てて、その上面を当該陰極
６に対向させるように、例えば概略偏平の円盤状若しく
は直方体状の陽極１０が、設けられている。この陽極１
０の上面には、その周縁に沿って上方に向って突出する
壁部１１が設けられており、これによって当該壁部１１
の内側に原料収容部１２が形成されている。そして、こ
の収容部１２内に、本生成装置による生成目的物である
カーボン・ナノ・ファイバの原料となる昇華性物質１３
が、収容される。ここでは、この昇華性物質１３とし
て、例えば鉄フタロシアニンを用いる。また、陽極１０
は、例えばステンレス等の金属製のものであり、上記プ
ラズマ放電用電源装置９の他方の出力端子と、後述する
バイアス用電源装置１４の出力端子の一方に接続されて
いる。なお、この陽極１０が、特許請求の範囲に記載の
第２の電極に対応し、この陽極１０の上面に形成された
上記原料収容部１２が、特許請求の範囲に記載の保持手
段に対応する。そして、プラズマ放電用電源装置９が、
特許請求の範囲に記載の第１電力供給手段に対応する。

【００２９】更に、真空槽１内の側壁近傍の部分であっ
て、上記陰極６と陽極１０との間に位置する部分には、
当該真空槽１の側壁に沿って、例えば概略偏平の円盤状
若しくは直方体状の基板支持部１５が、設けられてい
る。そして、この基板支持部１５の内側面（真空槽１の
内側に向いた面）に、カーボン・ナノ・ファイバの生成
対象物である基板１６が、そのファイバ生成対象面を真
空槽１の内側に向けた状態で、図示しない所定の固定手
段により固定される。更に、この基板１６の表面（ファ
イバ生成対象面）を覆う状態に、例えばステンレス等の
金属製のシャッタ１７が設けられている。このシャッタ
１７は、図示しない可動機構により、上記基板１６の表
面に沿って移動し、必要に応じて、当該基板１６の表面
を覆いまたは開放する。なお、基板支持部１５は、例え
ばステンレス等の金属製のものであり、上記バイアス用
電源装置１４の他方の出力端子に接続されている。ま
た、この基板支持部１５は、同図に一点鎖線１ａで示す
真空槽１の中心軸（具体的には、陰極６の中心と陽極１
０の中心とを結ぶ軸線）に対して直角な方向における当
該中心軸１ａから基板１６の表面までの距離Ｌoを、任
意に可変できるようにも構成されている。この基板支持
部１５が、特許請求の範囲に記載の支持手段に対応し、
バイアス用電源装置１４が、特許請求の範囲に記載の第
２電力供給手段に対応する。

【００３０】また、図には示さないが、上記基板支持部
１５の内部には、冷却用チューブが設けられており、こ
の冷却用チューブ内を例えば液体窒素等の冷却溶媒が流
通することにより、当該基板支持部１５を介して基板１
６を強制的に冷却できるよう構成されている。この構成
が、特許請求の範囲に記載の強制冷却手段に対応する。
なお、この強制冷却手段は、他の手段、例えば気体冷媒
を用いたり電子冷却装置を用いたりすることによって
も、実現できる。

【００３１】更に、真空槽１の外部であって、当該真空
槽１の上方側の部分と下方側の部分とには、それぞれ磁
石１８、１９が設けられている。これらの磁石１８、１
９は、例えば図示しない電源装置により作動する電磁石
であって、当該電源装置からの電力の供給により、真空
槽１内に任意の磁界を発生させる。これらの磁石１８、
１９が、特許請求の範囲に記載の磁界発生手段に対応す
る。

【００３２】上記のように構成された生成装置により、
基板１６上にカーボン・ナノ・ファイバを生成するに
は、次の手順による。

【００３３】即ち、まず、図１に示すように、陽極１０
の上面に形成された原料収容部１２に、原料としての鉄
フタロシアニン１３を供給する。そして、上述した真空
ポンプにより真空槽１内を排気して、当該真空槽１内の
圧力を例えば４×１０^-4［Ｐａ］乃至３×１０^-4［Ｐ
ａ］にまで減圧する。このとき、シャッタ１７は、閉じ
た状態（即ち基板１６の表面を覆った状態）にある。

【００３４】上記真空状態を或る一定時間、例えば数分
程度、持続する。これは、真空槽１の壁面等から、当該
壁面等に吸蔵されている不純ガスを放出させるためであ
る。なお、このとき、陰極６を加熱して真空槽１内の温
度を上昇させることにより、当該吸蔵ガスの放出を促進
してもよい。ただし、この場合、当該真空槽１内の温度
上昇により鉄フタロシアニン１３が昇華するようなこと
のないよう、上記陰極６に供給する電力をフィラメント
加熱用電源装置８により調整する必要がある。

【００３５】上記吸蔵ガスの放出作業を終えた後、プラ
ズマ発生用ガス供給ポート３から真空槽１内にアルゴン
ガスを供給する。そして、図示しない例えばコンダクタ
ンス弁等の圧力調整機構により、真空槽１内の圧力を、
１０^-2［Ｐａ］乃至１０［Ｐａ］の範囲内に調整する。

【００３６】次に、上記フィラメント加熱用電源装置８
から陰極６に対して例えば交流電力を供給する。これに
より、陰極６が加熱して、真空槽１内の温度が上昇す
る。そして、この温度上昇やフィラメントで発生する赤
外線の輻射により、鉄フタロシアニン１３が昇華する。
なお、この昇華により、真空槽１内の圧力が若干上昇す
るが、暫くすると、当該真空槽１内の圧力は、上記圧力
調整機構により上記一定の圧力に調整される。そして、
この状態を或る一定時間、例えば数分程度、持続して、
真空槽１内の状態（雰囲気）を安定化させる。

【００３７】真空槽１内の状態が安定したら、次に、プ
ラズマ放電用電源装置９から陰極６と陽極１０との間に
例えば直流電力を供給する。すると、アルゴンガス及び
鉄フタロシアニン１３の昇華ガスにより、これら陰極６
と陽極１０との間に、プラズマ５が発生する。このプラ
ズマ５は、陰極６と陽極１０との各中心を結ぶ上記軸線
１ａを中心として当該軸線１ａの周囲に発生する。そし
て、このプラズマ５の発生により、鉄フタロシアニン１
３の気体粒子が励起され、或いは解離される。なお、上
記陰極６と陽極１０とに供給する電力は、実効的に両極
間に直流的に電圧降下を生じさせる電力であればよく、
例えば非対称パルス電力等の他の形体の電力を供給して
もよい。

【００３８】そして、上記プラズマ５が発生している状
態で、各電磁石１８、１９を作動して、例えば上記軸線
１ａに沿う方向に磁界（磁場）を形成する。これによ
り、プラズマ５の密度を任意に制御する。

【００３９】続いて、シャッタ１７を開くと（即ち基板
１６の表面を開放状態とすると）、基板１６の表面に、
上記励起されまたは解離された分子または原子が、堆積
する。そして、この状態を一定時間、例えば数十分間乃
至数時間継続すると、基板１６の表面に、カーボン・ナ
ノ・ファイバが成長する。このカーボン・ナノ・ファイ
バが成長することは、後述する実験により確認できた。

【００４０】上記カーボン・ナノ・ファイバが或る程度
（希望のレベルにまで）成長した後、シャッタ１７を閉
じて、当該成長を終了させる。そして、上記とは逆の手
順により本生成装置の運転を停止して、一連のファイバ
生成作業を終了する。なお、この作業終了後、真空槽１
内から基板１６を取り出す際、或る一定の冷却期間を置
いてもよい。

【００４１】本実施の形態によれば、プラズマＣＶＤ法
によりカーボン・ナノ・ファイバを生成できるので、比
較的に低温で、当該ファイバ生成を実現できる。従っ
て、基板１６の変形や変質を招く恐れもない。また、基
板１６が、例えば上述したＩＴＯ等の耐熱性の低いも
の、またはこれを使用したもの、であっても、カーボン
・ナノ・ファイバを生成することができる。従って、上
述した熱ＣＶＤ法を利用する従来技術ではファイバ生成
が不可能であった材料（分野）にも、本実施の形態の装
置を適用できる。

【００４２】更に、上記ファイバの生成過程において、
例えば上述した強制冷却手段により基板１６を強制的に
冷却したり、バイアス用電源装置１４により基板１６と
陽極１０との間にバイアス電力を印加したり、或いは上
記磁界の方向や大きさ等を変えることによって、カーボ
ン・ナノ・ファイバの形状を制御（変化させることが）
できることも、実験により確認できた。また、基板１６
の上記軸線１ａからの距離Ｌoによっても、当該カーボ
ン・ナノ・ファイバの形状が変わることも、実験により
確認できた。そして、上述したドーピング用ガス供給ポ
ート４から真空槽１内に反応性ガスを供給した上で、フ
ァイバ生成を行うと、カーボン・ナノ・ファイバの固有
抵抗等の性質が変化することも、実験により確認でき
た。以下、本実施の形態の実施例として、これらの実験
の詳細について説明する。

【００４３】

【実施例】［第１の実験］第１の実験として、上記方法
によりカーボン・ナノ・ファイバが成長することを確認
するための実験、を行った。

【００４４】本第１の実験における各条件は、次の通り
である。即ち、陰極６と陽極１０との間の距離、換言す
ればプラズマ５の長さ（プラズマ長）Ｌpを、Ｌp≒４０
［ｍｍ］に設定する。そして、プラズマ５の中心軸でも
ある上記軸線１ａから基板１６のファイバ生成対象面ま
での距離Ｌoを、上記プラズマ長Ｌpの１００％に相当す
る寸法、即ちＬo≒４０［ｍｍ］に設定する。そして、
基板１６として、シリコン（Ｓｉ）ウェハを用いる。な
お、基板１６は、前処理として、一般に知られているエ
タノール超音波洗浄と１０％のフッ酸処理を施したもの
とする。そして、原料収容部１２に、約５［ｍｇ］乃至
１０［ｍｇ］の鉄フタロシアニンを供給する。

【００４５】次に、真空ポンプにより真空槽１内の３×
１０^-4［Ｐａ］にまで排気する。これと同時に、フィラ
メント加熱用電源装置８から陰極６に対して交流電力
（ここでは商用交流電力）を供給し、当該陰極６を加熱
させる。そして、この状態を、陰極６に流れる電流と真
空槽１内の真空度とが或る程度安定するまで（例えば変
動率が±１０［％］の範囲内に収まるまで）継続する。
なお、このとき陰極６に流れる電流は、約１６［Ａ］ほ
どであり、当該陰極６が加熱することによる輻射熱によ
り、陽極１０は、約３００［℃］にまで昇温する。この
ことは、予め備え付けの図示しないパイロメータ及び熱
電対により、確認された。

【００４６】上記陰極６に流れる電流と真空槽１内の真
空度とが安定した後、真空槽１内にプラズマ発生用のア
ルゴンガスを供給し、当該真空槽１内の圧力を５×１０
^-1［Ｐａ］とする。そして、プラズマ放電用電源装置９
をＯＮして、陰極６と陽極１０との間に例えば低リプル
の直流電力を供給する。そして、その約３０秒後に、こ
れら各電極６、１０間の電位差を約５０［Ｖ］とし、電
流値を０．３［Ａ］とすることによって、これら両者間
にプラズマ５を発生させる。これと同時に、電磁石１
８、１９を作動させて、それぞれ同じ方向に磁界を発生
させることにより、基板１６の表面付近に、約８０
［Ｇ］の所謂ミラー磁場を形成する。なお、上記プラズ
マ５を発生させることにより、陽極１０の温度は、パイ
ロメーターの測定か４００［℃］乃至４５０［℃］にま
で上昇が確認された。そして、この状態を約１２０分間
継続し、この時間経過後、装置を停止して本第１の実験
を終了する。

【００４７】本第１の実験により基板１６上に堆積した
物質を、電子顕微鏡により観察した。その写真を、図２
に示す。なお、同図における右下方に横並びに表示され
ている１１個の点は、目盛りであり、この目盛りの下方
に［μｍ］という単位が付されて表示されている数値
が、当該目盛りの寸法（具体的には、上記並びの一端に
ある目盛りから多端にある目盛りまでの距離）を表す。
同図に示すように、基板１６上に、何らかの繊維状の物
質が堆積していることが確認された。この繊維状の物質
が何であるのかを特定するため、Ｘ線解析装置（ＸＲ
Ｄ）により、当該物質の成分を分析した。その結果を、
図３に示す。

【００４８】同図から明らかなように、解析角度「２θ
／ω」が約２５度の領域に、グラファイト（黒鉛）のピ
ークが存在することが判る。このことから、上記繊維状
の物質がカーボンを含むこと、即ちカーボン・ナノ・フ
ァイバであることが、証明できた。つまり、プラズマＣ
ＶＤ法を利用する本実施の形態により、カーボン・ナノ
・ファイバを生成できることを、確認できた。

【００４９】なお、上記図２に示すカーボン・ナノ・フ
ァイバを、上述した電界放射型表示装置用の電子放出源
に応用する場合を想定して、当該カーボン・ナノ・ファ
イバの電界放出特性（エミッション特性）を測定した。
その結果を、図４に示す。同図（ａ）は、横軸に、上記
カーボン・ナノ・ファイバに対する印加電界Ｅを表し、
縦軸に、当該カーボン・ナノ・ファイバがら放出される
電流密度Ｊを表す、所謂Ｅ−Ｊ特性図である。そして、
このＥ−Ｊ特性を、一般に知られている電子放出に関す
るFowler-Nordheimの式を用いて「１／Ｅ」−「Ｊ／
Ｅ²」特性に変換した図を、同図（ｂ）に示す。一般
に、この「１／Ｅ」−「Ｊ／Ｅ²」特性が直線状である
場合に、電界放出が発生しているものと認められる。即
ち、同図（ｂ）から、当該「１／Ｅ」−「Ｊ／Ｅ²」特
性が略直線性を示すことは明らかである。このことか
ら、本実施の形態により生成されたカーボン・ナノ・フ
ァイバが、電界放出を発生することが確認され、上記電
界放射型表示装置用の電子放出源としての当該カーボン
・ナノ・ファイバの応用が十分に期待できる。なお、か
かる電界放出においては、上記電流密度ＪがＪ≒１０^-6
［Ａ／ｃｍ²］のときの印加電界Ｅを、電界放出能力の
下限値、所謂しきい値、として定義することが多い。こ
れを鑑みると、図４（ａ）から、本実施の形態により生
成されたカーボン・ナノ・ファイバのしきい値は、約
１．４［Ｖ／μｍ］であると言える。

【００５０】ところで、上記図２においては、カーボン
・ナノ・ファイバが、言わば雲丹の刺のように細長く成
長しており、所謂ウニ型の形状をしている。これらファ
イバの直径は、数百［ｎｍ］程度で、長さ寸法は、数
［μｍ］乃至数十［μｍ］程度である。ところが、同じ
基板１６上の別の場所では、図５に示すように、カーボ
ン・ナノ・ファイバは、短い概略円柱状にしか成長して
いないことが確認された。また、図６に示すように、直
径が数十［ｎｍ］で、長さ寸法が約２０［μｍ］ほどに
成長している場所も、確認された。即ち、同じ基板１６
上であっても、場所によって、カーボン・ナノ・ファイ
バの成長形体が異なることが、確認された。これは、基
板１６の温度等が場所によって不均一であること等によ
るものかと、考えられる。

【００５１】［第２の実験］第２の実験として、ガラス
板の表面にＩＴＯ処理したものを基板１６し、この基板
１６上に、上記第１の実験と同じ条件により、カーボン
・ナノ・ファイバを生成する場合の実験、を行った。

【００５２】図７及び図８に、その実験結果を示す。な
お、これら各図は、同じ基板１６上の別の場所を、それ
ぞれ電子顕微鏡で拡大して観測した写真である。これら
各図から明らかなように、基板１６として、ＩＴＯ処理
されたガラス板を用いた場合にも、上記第１の実験と同
様、場所によって、ウニ型のカーボン・ナノ・ファイ
バ、または、短い概略円柱状のカーボン・ナノ・ファイ
バが、生成される。ただし、ウニ型のカーボン・ナノ・
ファイバについては、直径が数十［ｎｍ］で、長さ寸法
が約２０［μｍ］ほどの、上記第１の実験の場合に比べ
て、細長いファイバが生成された。一方、円柱状のファ
イバについては、上記第１の実験の場合に比べて、均一
な生成分布が得られた。なお、このファイバ生成後にお
いても、上記ＩＴＯの剥離や劣化が確認できなかった。
つまり、本実施の形態によれば、パイロメーターでの測
定やＩＴＯの変質が無かったことから、ＩＴＯの耐熱限
界（上限値）である約４５０［℃］以下の温度で、当該
ファイバを生成できることが確認された。

【００５３】［第３の実験］第３の実験として、プラズ
マ５の中心軸１ａから基板１６の表面までの距離Ｌoを
変えて、当該距離Ｌoによりカーボン・ナノ・ファイバ
の成長がどのように影響を受けるのかを確認するための
実験、を行った。具体的には、上記距離Ｌoをプラズマ
長Ｌpの約１０［％］とした場合（Ｌo≒０．１Ｌp）
と、約２００［％］とした場合（Ｌo≒２Ｌp）とで、フ
ァイバ生成を行う。なお、基板１６としては、ガラス板
の表面にＩＴＯ処理したものを用いる。これ以外の条件
は、第１の実験と同様である。

【００５４】図９に、上記距離Ｌoをプラズマ長Ｌpの約
１０［％］とした場合（Ｌo≒０．１Ｌp）の実験結果を
示し、図１０に、上記距離Ｌoをプラズマ長Ｌpの略２０
０［％］とした場合の実験結果を示す。これら各図から
明らかなように、上記距離Ｌoが短いほど、即ち基板１
６をプラズマ５の中心に近付けるほど、カーボン・ナノ
・ファイバは短い概略円柱状に成長する。これとは反対
に、上記距離Ｌoが長いほど、即ち基板１６をプラズマ
５の中心から遠ざけるほど、カーボン・ナノ・ファイバ
は細長い繊維状に成長することが判る。つまり、この第
３の実験により、プラズマ５から基板１６の表面までの
距離Ｌoを変えることによって、ファイバの形状を制御
できることが、確認された。また、本第３の実験によ
り、上記距離Ｌoをプラズマ長Ｌpの略２００［％］とし
た場合でも、カーボン・ナノ・ファイバが成長すること
も、確認された。

【００５５】［第４の実験］第４の実験として、上述し
た強制冷却手段により強制的に基板１６を冷却し、この
強制冷却することによりカーボン・ナノ・ファイバの成
長がどのように影響を受けるのかを確認するための実
験、を行った。なお、基板１６としては、ガラス板の表
面にＩＴＯ処理したものを用いると共に、当該基板１６
全体を少なくとも４００［℃］以下に冷却する。これ以
外の条件は、第１の実験と同様である。

【００５６】図１１に、本第４の実験の結果を示す。同
図に示すように、基板１６上には、細長い言わば芝生状
のカーボン・ナノ・ファイバが、概ね均一に生成され
た。このファイバの直径は、約数十［ｎｍ］、長さ寸法
は、約２０［μｍ］ほどである。即ち、本第４の実験に
より、基板１６を強制冷却することによって、概ね均一
な分布でカーボン・ナノ・ファイバを成長させることが
できるという、当該強制冷却の有効性が確認された。勿
論、強制冷却作用により、基板１６の耐熱性が向上する
ので、ＩＴＯ膜が剥離したり変性したりすることもな
い。

【００５７】［第５の実験］第５の実験として、上述し
たバイアス用電源装置１４から陽極１０と基板１６との
間にバイアス電力を印加して、このバイアス電力を印加
することによりカーボン・ナノ・ファイバの成長がどの
ように影響を受けるのかを確認するための実験、を行っ
た。なお、基板１６としては、ガラス板の表面にＩＴＯ
処理したものを用いる。また、バイアス電力として、陰
極６と陽極１０との間の直流的電圧降下値と略同等（即
ち当該直流的電圧降下値の約１００［％］）の実効値を
有する非対称パルス電力を用いる。ただし、基板１６の
電位の方が、陽極１０の電位よりも、実効的に約２０
［％］低い電位となるような上記非対称パルス電力を印
加する。これ以外の条件は、第１の実験と同様である。

【００５８】図１２に、本第５の実験の結果を示す。同
図に示すように、基板１６上には、言わば花びらにも似
たようなカーボン・ナノ・ファイバが生成される。即
ち、本第５の実験により、基板１６に対してバイアス電
力を掛けることによって、カーボン・ナノ・ファイバの
形状を変えることができる、ということが確認された。

【００５９】［第６の実験］第６の実験として、上述し
た電磁石１８、１９により真空槽１内（プラズマ５の雰
囲気内）に掛ける磁界を変化させて、この磁界の変化に
よりカーボン・ナノ・ファイバの成長がどのように影響
を受けるのかを確認するための実験、を行った。具体的
には、各電磁石１８、１９により互いに反発し会う方向
に磁界を形成することにより、基板１６の表面付近に約
１０［Ｇ］の所謂カスプ磁場を形成する場合と、各電磁
石１８、１９によりそれぞれ同方向の磁界を形成するこ
とにより、基板１６の表面付近に約８０［Ｇ］）の所謂
ミラー磁場を形成する場合とで、ファイバ生成を行う。
なお、基板１６としては、ガラス板の表面にＩＴＯ処理
したものを用いる。これ以外の条件は、第１の実験と同
様である。

【００６０】図１３に、基板１６の表面付近に約１０
［Ｇ］のカスプ磁場を形成した場合の実験結果を示し、
図１４に、基板１６の表面付近に約８０［Ｇ］のミラー
磁場を形成した場合の実験結果を示す。これら各図から
明らかなように、基板１６の表面付近に強力なミラー磁
場を形成することによって、比較的に規則正しく整列し
たカーボン・ナノ・ファイバを生成できる。従って、例
えば上述した電界放射型表示装置用の電子放出源として
の用途を前提とするのであれば、この強力なミラー磁場
を形成することが、極めて有効であると推測できる。な
お、基板１６の表面付近に約３００［Ｇ］という比較的
に強力なミラー磁場を形成した場合にも、当該基板１６
の表面付近に約８０［Ｇ］のミラー磁場を形成した上記
図１４の場合と同様の実験結果が得られた。

【００６１】［第７の実験］第７の実験として、上述し
たドーピング用ガス供給ポート４から真空槽１内に反応
性ガスを供給し、この反応性ガスを供給することにより
カーボン・ナノ・ファイバの成長がどのように影響を受
けるのかを確認するための実験、を行った。具体的に
は、反応性ガスとして、窒素ガス（Ｎ₂）を用い、これ
をプラズマ発生用のアルゴンガスと略同じ流量（即ちア
ルゴンガスの流量の約１００［％］に相当する流量）で
真空槽１内に供給する。なお、この窒素ガスを供給する
ことにより真空槽１内の圧力が上昇するが、この上昇分
については、上述したコンダクタンス弁等の圧力調整機
構により調整する（減圧させる）。この第７の実験にお
いても、基板１６として、ガラス板の表面にＩＴＯ処理
したものを用いる。これ以外の条件は、第１の実験と同
様である。

【００６２】本第７の実験結果を、図１５及び図１６に
示す。なお、図１６は、図１５の拡大図である。これら
各図から明らかなように、上記窒素ガスをドーピング
（添加）することにより、上述した各図に示すカーボン
・ナノ・ファイバよりも遥かに細いファイバが生成され
ることが判る。また、形状も全く異なる。即ち、窒素ガ
スをドーピングすることにより、形状及び寸法の異なる
カーボン・ナノ・ファイバを生成できることが、確認さ
れた。

【００６３】また、本第７の実験により生成されたカー
ボン・ナノ・ファイバの成分を、Ｘ線光電子分光法（Ｘ
ＰＳ）により分析してみた。その結果を、図１７に示
す。同図に示すように、上記カーボン・ナノ・ファイバ
内に、ドーピングした窒素の存在が確認できた。即ち、
当該窒素をドーピングすることにより、性質の異なるカ
ーボン・ナノ・ファイバを生成することができるのであ
る。表１に、窒素をドーピングする場合としない場合と
の原子比（Atomic Percent）を示す。

【００６４】

【表１】

【００６５】この表１から明らかなように、窒素をドー
ピングする場合としない場合とでは、電子構造によって
（例えばＣ１ｓ及びＮ１ｓにおいて）原子比が大きく異
なる。また、固有抵抗値も、１×１０^-4［Ω・ｃｍ］
（概略グラファイトの固有抵抗値）から１×１０^-8［Ω
・ｃｍ］の範囲で可変できた。

【００６６】このように上記各実験により、本実施の形
態によれば、上述した従来技術のものに比べて低温でカ
ーボン・ナノ・ファイバを成長でき、また、このカーボ
ン・ナノ・ファイバの形状や大きさ、生成分布、性質等
を制御できることが、確認できた。

【００６７】本実施の形態においては、図１の構成によ
る装置を用いてカーボン・ナノ・ファイバを生成した
が、これに限らない。即ち、図１は、飽くまで本発明を
実現するための一例であって、本実施の形態と同様の作
用及び効果を奏するのであれば、当該図１以外の構成の
装置により、本発明を実現してもよい。

【００６８】なお、ここでは、プラズマ発生用ガスとし
て、アルゴンガスを用いたが、これ以外のガスを用いて
もよい。また、陰極６の輻射熱により鉄フタロシアニン
１３を昇華させたが、例えばＹＡＧレーザ等の熱エネル
ギ照射手段や各種ヒータ等の加熱手段により、当該鉄フ
タロシアニン１３を昇華させてもよい。

【００６９】そして、バイアス用電源装置１４により、
陽極１０と基板１６との間にバイアス電力を印可するよ
うに構成したが、これに限らない。例えば、陰極６と基
板１６との間にバイアス電力を印可してもよい。また、
基板１６については、場合に応じて、これを接地電位に
接続したり、或いは電気的に浮かせて所謂フローティン
グ状態としてもよい。更に、基板１６を保持する基板支
持部１５は、陽極１０と一体に構成してもよい。そし
て、基板１６の表面を軸線１ａに対向させた状態で、当
該基板１６を回転（所謂自転）させながらファイバ生成
を行なうよう、基板支持部１５を構成してもよい。

【００７０】更に、本実施の形態では、真空槽１内に磁
界を形成するのに、２つの磁石１８、１９を用いたが、
このうちいずれかを排除してもよい。また、これら磁石
１８、１９は、プラズマ５の中心軸１ａから外れた位置
に設けてもよい。そして、これら磁石１８、１９を電磁
石構成としたが、例えば永久磁石等の他の態様のもので
構成してもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、プラズ
マＣＶＤ法を利用してカーボン・ナノ・ファイバを生成
するので、当該ファイバの生成対象となる被対象物の温
度上昇を抑制できる。従って、例えば被対象物がＩＴＯ
等の耐熱性の低い材料を用いたものである場合でも、当
該被対象物の変形や変性を招くことなく、カーボン・ナ
ノ・ファイバを生成できる、という優れた効果がある。
また、カーボン・ナノ・ファイバの生成過程において、
例えば被対象物にバイアスを掛けたり、真空槽内に磁界
を形成したり、更にはこれらの条件を経時的に変化させ
ることによって、カーボン・ナノ・ファイバの形状や大
きさ、分布、或いは性質等を任意に制御できる、という
極めて有効な効果をも奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る装置の一実施の形態を示す概略構
成図である。

【図２】同実施の形態の実施例としての第１の実験によ
り生成されたカーボン・ナノ・ファイバを、電子顕微鏡
で拡大して観測した写真である。

【図３】同第１の実験により生成されたカーボン・ナノ
・ファイバの成分をＸ線解析装置で分析した結果を示す
図である。

【図４】同第１の実験により生成されたカーボン・ナノ
・ファイバの電界放射特性を示すグラフである。

【図５】図２とは別の部分を電子顕微鏡で拡大して観測
した写真である。

【図６】図２及び図５とは別の部分を電子顕微鏡で拡大
して観測した写真である。

【図７】同実施の形態の実施例としての第２の実験によ
り生成されたカーボン・ナノ・ファイバを、電子顕微鏡
で拡大して観測した写真である。

【図８】図７とは別の部分を電子顕微鏡で拡大して観測
した写真である。

【図９】同実施の形態の実施例としての第３の実験によ
り生成されたカーボン・ナノ・ファイバを、電子顕微鏡
で拡大して観測した写真である。

【図１０】図９とは別の条件で生成されたカーボン・ナ
ノ・ファイバを、電子顕微鏡で拡大して観測した写真で
ある。

【図１１】同実施の形態の実施例としての第４の実験に
より生成されたカーボン・ナノ・ファイバを、電子顕微
鏡で拡大して観測した写真である。

【図１２】同実施の形態の実施例としての第５の実験に
より生成されたカーボン・ナノ・ファイバを、電子顕微
鏡で拡大して観測した写真である。

【図１３】同実施の形態の実施例としての第６の実験に
より生成されたカーボン・ナノ・ファイバを、電子顕微
鏡で拡大して観測した写真である。

【図１４】図１３とは別の条件で生成されたカーボン・
ナノ・ファイバを、電子顕微鏡で拡大して観測した写真
である。

【図１５】同実施の形態の実施例としての第７の実験に
より生成されたカーボン・ナノ・ファイバを、電子顕微
鏡で拡大して観測した写真である。

【図１６】図１５よりも大きい倍率で観測した写真であ
る。

【図１７】同第７の実験により生成されたカーボン・ナ
ノ・ファイバの成分をＸ線光電子分光法により分析した
結果を示す図である。

【符号の説明】

１ 真空槽 ２ 排気ポート ３ プラズマ用ガス供給ポート ４ ドーピング用ガス供給ポート ５ プラズマ ６ 陰極 ９ プラズマ放電用電源装置 １０ 陽極 １３ 昇華性物質 １４ バイアス用電源装置 １５ 基板支持部 １６ 基板

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｊ 9/02 Ｈ０１Ｊ 9/02 Ｂ (71)出願人 500412541 生野 孝 京都府城陽市富野高井60番６号 (72)発明者 尾浦 憲治郎 大阪府吹田市山田西２丁目９番Ａ１−301 号 (72)発明者 大倉 重治 兵庫県尼崎市武庫町１丁目43番３号 (72)発明者 生野 孝 京都府城陽市富野高井60番６号 (72)発明者 浅見 博 兵庫県神戸市西区高塚台３丁目１番35号 神港精機株式会社内 Ｆターム(参考） 4G046 CA01 CB01 CC00 CC09 4G075 AA23 AA70 BA01 BA05 BB02 BC04 CA02 CA03 CA42 CA48 CA63 DA01 EB01 EB41 4K030 AA11 BA27 CA04 CA06 CA12 FA01 FA10 JA05 JA15 JA16 KA26 4L037 CS03 FA03 PA06 PA19 PA24 PA28

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気手段によって内部が排気される真空
   槽と、 上記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段
   と、 上記真空槽内の所定位置にカーボン・ナノ・ファイバの
   生成対象となる被対象物を配置する状態に該被対象物を
   支持する支持手段と、 上記真空槽内に上記カーボン・ナノ・ファイバの原料と
   なる原料物質を気体の状態で供給する原料供給手段と、
   を具備する、カーボン・ナノ・ファイバの生成装置。
2. 【請求項２】 上記原料物質は、昇華性物質であり、 上記原料供給手段は、上記真空槽内において上記昇華性
   物質を保持する保持手段と、該昇華性物質を加熱して該
   昇華性物質を昇華させる加熱手段と、を備えている、請
   求項１に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生成装置。
3. 【請求項３】 上記プラズマ発生手段は、 上記真空槽内に設けられ熱電子を放出する第１の電極
   と、 上記真空槽内において上記第１の電極と間隔を隔てて対
   向する状態に設けられた第２の電極と、 上記第１及び第２の各電極間に第１の電力を供給するこ
   とにより上記第１の電極から放出される熱電子を上記第
   ２の電極に吸収させる第１電力供給手段と、 上記真空槽内にプラズマ発生用の第１のガスを供給する
   第１ガス供給手段と、を備えている、請求項１に記載の
   カーボン・ナノ・ファイバの生成装置。
4. 【請求項４】 上記第１電力供給手段は、上記第１の電
   力の態様を任意に可変できる状態に構成された、請求項
   ３に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生成装置。
5. 【請求項５】 上記第１ガス供給手段は、上記第１のガ
   スの供給量を任意に可変できる状態に構成された、請求
   項３に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生成装置。
6. 【請求項６】 上記プラズマ発生手段は、或る軸線を中
   心として該軸線の周囲に上記プラズマを発生させ、 上記支持手段は、上記軸線と略直角な方向に向かって該
   軸線から所定の間隔を隔てた場所に、上記被対象物にお
   ける上記カーボン・ナノ・ファイバの生成対象となる表
   面部分を位置させ、かつ該表面部分を上記軸線に略対向
   させた状態で、該被処理物を支持するよう構成された、
   請求項１に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生成装
   置。
7. 【請求項７】 上記支持手段は、上記軸線から上記被対
   象物の上記表面部分までの距離を任意に可変できる状態
   に構成された、請求項６に記載のカーボン・ナノ・ファ
   イバの生成装置。
8. 【請求項８】 上記軸線から上記被対象物の上記表面部
   分までの距離が、上記軸線に沿う方向における上記プラ
   ズマの長さ寸法の１０％乃至２００％にそれぞれ相当す
   る距離の範囲内に設定された、請求項６に記載のカーボ
   ン・ナノ・ファイバの生成装置。
9. 【請求項９】 上記被対象物を強制的に冷却する強制冷
   却手段、を設けた、請求項１に記載のカーボン・ナノ・
   ファイバの生成装置。
10. 【請求項１０】 上記被対象物と所定の基準電位との間
    に第２の電力を供給する第２電力供給手段、を設けた、
    請求項１に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生成装
    置。
11. 【請求項１１】 上記第２電力供給手段は、上記第２の
    電力の態様を任意に可変できる状態に構成された、請求
    項１０に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生成装置。
12. 【請求項１２】 上記真空槽内に磁界を形成する磁界形
    成手段、を設けた、請求項１に記載のカーボン・ナノ・
    ファイバの生成装置。
13. 【請求項１３】 上記磁界形成手段は、上記磁界の態様
    を任意に可変できる状態に構成された、請求項１２に記
    載のカーボン・ナノ・ファイバの生成装置。
14. 【請求項１４】 上記真空槽内にドーピング用の第２の
    ガスを供給する第２ガス供給手段、を設けた、請求項１
    に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生成装置。
15. 【請求項１５】 上記第２ガス供給手段は、上記第２の
    ガスの供給量を任意に可変できる状態に構成された、請
    求項１４に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生成装
    置。
16. 【請求項１６】 所定の真空槽内を排気する排気過程
    と、 上記真空槽内の所定位置にカーボン・ナノ・ファイバの
    生成対象となる被対象物を配置する配置過程と、 上記真空槽内にプラズマを発生させるプラズマ発生過程
    と、 上記真空槽内に上記カーボン・ナノ・ファイバの原料と
    なる原料物質を気体の状態で供給する原料供給過程と、
    を具備する、カーボン・ナノ・ファイバの生成方法。
17. 【請求項１７】 上記原料物質は、昇華性物質であり、 上記原料供給過程において、予め上記真空槽内に設けら
    れている保持手段に上記昇華性物質を供給して保持させ
    る保持過程と、上記保持手段に保持されている上記昇華
    性物質を加熱手段により加熱して昇華させる加熱過程
    と、を実行する、請求項１６に記載のカーボン・ナノ・
    ファイバの生成方法。
18. 【請求項１８】 上記プラズマ発生過程において、 上記真空槽内に設けられ熱電子を放出する第１の電極
    と、上記真空槽内において該第１の電極と間隔を隔てて
    対向する状態に設けられている第２の電極と、の間に、
    第１の電力を供給することにより、第１の電極から放出
    される熱電子を第２の電極に吸収させる、第１電力供給
    過程と、 上記真空槽内にプラズマ発生用の第１のガスを供給する
    第１ガス供給過程と、を実行する、請求項１６に記載の
    カーボン・ナノ・ファイバの生成方法。
19. 【請求項１９】 上記第１の電力の態様を経時的に変化
    させる、請求項１８に記載のカーボン・ナノ・ファイバ
    の生成方法。
20. 【請求項２０】 上記第１のガスの供給量を経時的に変
    化させる、請求項１８に記載のカーボン・ナノ・ファイ
    バの生成方法。
21. 【請求項２１】 上記プラズマ発生過程において、或る
    軸線を中心として該軸線の周囲に上記プラズマを発生さ
    せ、 上記配置過程において、上記軸線と略直角な方向に向か
    って該軸線から所定の間隔を隔てた場所に、上記被対象
    物における上記カーボン・ナノ・ファイバの生成対象と
    なる表面部分を位置させ、かつ該表面部分を上記軸線に
    略対向させる状態に、該被処理物を配置する、請求項１
    ６に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生成方法。
22. 【請求項２２】 上記被対象物を強制的に冷却する強制
    冷却過程、を設けた、請求項１６に記載のカーボン・ナ
    ノ・ファイバの生成方法。
23. 【請求項２３】 上記被対象物と所定の基準電位との間
    に第２の電力を供給する第２電力供給過程、を設けた、
    請求項１６に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生成方
    法。
24. 【請求項２４】 上記第２の電力の態様を経時的に変化
    させる、請求項２３に記載のカーボン・ナノ・ファイバ
    の生成方法。
25. 【請求項２５】 上記真空槽内に磁界を形成する磁界形
    成過程、を設けた、請求項１６に記載のカーボン・ナノ
    ・ファイバの生成方法。
26. 【請求項２６】 上記磁界の態様を経時的に変化させ
    る、請求項２５に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生
    成方法。
27. 【請求項２７】 上記真空槽内にドーピング用の第２の
    ガスを供給する第２ガス供給過程、を設けた、請求項１
    ６に記載のカーボン・ナノ・ファイバの生成方法。
28. 【請求項２８】 上記第２のガスの供給量を経時的に変
    化させる、請求項２７に記載のカーボン・ナノ・ファイ
    バの生成方法。