JP2002267590A - 近接場光用のプローブ及びその作製方法、並びに近接場光学顕微鏡、光メモリの情報記録再生方式 - Google Patents
近接場光用のプローブ及びその作製方法、並びに近接場光学顕微鏡、光メモリの情報記録再生方式Info
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
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- Optical Head (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 作製が容易で且つ高分解能、高感度の両立が
可能な近接場光用のプローブを提供する。 【解決手段】 プローブ３０の先端に励起により発光す
る発光粒子２１を内包したカーボンナノチューブ２２を
保持し、ナノチューブ２２の側面を遮光層２４で被覆し
た。発光粒子２１は、ナノチューブ２２に伝達された光
によって励起されて近接場光を発生する。
可能な近接場光用のプローブを提供する。 【解決手段】 プローブ３０の先端に励起により発光す
る発光粒子２１を内包したカーボンナノチューブ２２を
保持し、ナノチューブ２２の側面を遮光層２４で被覆し
た。発光粒子２１は、ナノチューブ２２に伝達された光
によって励起されて近接場光を発生する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、近接場光用のプロ
ーブ及びその作製方法、並びに、同プローブを搭載した
近接場光学顕微鏡、近接場光用の光プローブを用いた光
メモリの情報記録再生方式に関する。
ーブ及びその作製方法、並びに、同プローブを搭載した
近接場光学顕微鏡、近接場光用の光プローブを用いた光
メモリの情報記録再生方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学顕微鏡の分解能は、以下の式で記述
されるように、回折現象による限界があった。
されるように、回折現象による限界があった。
【０００３】 分解能Ｒ＝０．５×（ＮＡ／λ） ＮＡ；開口数、
λ；波長 １９２８年にＳｙｇｎｅｒにより近接場光を用いると回
折限界を克服できることが提案されていたが、近年ＡＦ
ＭやＳＴＭ技術の進歩に伴い、近接場光学顕微鏡が実現
されてきている。
λ；波長 １９２８年にＳｙｇｎｅｒにより近接場光を用いると回
折限界を克服できることが提案されていたが、近年ＡＦ
ＭやＳＴＭ技術の進歩に伴い、近接場光学顕微鏡が実現
されてきている。
【０００４】また、ＣＤやＤＶＤの光メモリの分野にお
いても、記録密度の飛躍的向上が求められており、記録
ピットを縮小することが重要になっている。記録ピット
の縮小化には、情報の記録再生に用いる光の短波長化や
使用レンズの高ＮＡ化がなされているが、いずれも回折
現象による限界へと近づきつつあり、新たな情報記録再
生方式が望まれ、回折現象が起きない近接場光の利用が
注目されている。
いても、記録密度の飛躍的向上が求められており、記録
ピットを縮小することが重要になっている。記録ピット
の縮小化には、情報の記録再生に用いる光の短波長化や
使用レンズの高ＮＡ化がなされているが、いずれも回折
現象による限界へと近づきつつあり、新たな情報記録再
生方式が望まれ、回折現象が起きない近接場光の利用が
注目されている。
【０００５】近接場光を光メモリの情報記録へ応用した
最初の例は、E.Betzig, J.K.Tratman等がＳＮＯＭ（Sca
nning Near-Field Optical Microscope）を用いＰｔ／
Ｃｏ多層膜からなる光磁気媒体に６０ｎｍ径の記録ピッ
トを作製したものであり、（Appl.Phys.Lett.,vol.61,P
142,(1992)）、現在ではＴｂｉｔ／ｉｎ2 の可能性も
示唆されている。
最初の例は、E.Betzig, J.K.Tratman等がＳＮＯＭ（Sca
nning Near-Field Optical Microscope）を用いＰｔ／
Ｃｏ多層膜からなる光磁気媒体に６０ｎｍ径の記録ピッ
トを作製したものであり、（Appl.Phys.Lett.,vol.61,P
142,(1992)）、現在ではＴｂｉｔ／ｉｎ2 の可能性も
示唆されている。
【０００６】近接場光学顕微鏡には、試料表面の近接場
光をプローブで検出する集光モードと、プローブ先端の
微小開口から近接場光を発生させ、近接場光による試料
からの散乱光を検出する照明モードとがあり、プローブ
を２次元に走査して画像を得るものである。
光をプローブで検出する集光モードと、プローブ先端の
微小開口から近接場光を発生させ、近接場光による試料
からの散乱光を検出する照明モードとがあり、プローブ
を２次元に走査して画像を得るものである。
【０００７】照明モードで用いる近接場光用のプローブ
では、近接場光を作り出すためプローブの先端を光の波
長よりも小さくする（数十ｎｍ程度）必要がある。その
ため従来では光ファイバーにＣＯ2レーザーを照射し局
所的に溶融して引き伸ばし切断する際に先端を先鋭化す
る方法や、光ファイバーの先端を緩衝フッ酸のウエット
エッチングによって先鋭化する方法が採用されてきた。
では、近接場光を作り出すためプローブの先端を光の波
長よりも小さくする（数十ｎｍ程度）必要がある。その
ため従来では光ファイバーにＣＯ2レーザーを照射し局
所的に溶融して引き伸ばし切断する際に先端を先鋭化す
る方法や、光ファイバーの先端を緩衝フッ酸のウエット
エッチングによって先鋭化する方法が採用されてきた。
【０００８】しかしながら、ＣＯ2レーザーを照射する
方法では、プローブの形状の制御が困難であり再現性を
取ることができなかった。一方、緩衝フッ酸のウエット
エッチングを用いる方法では、先端の大きさを数十ｎｍ
レベルまで縮小化できるが、より高分解能・高感度のプ
ローブの作製するためには先端形状を２重先鋭化、３重
先鋭化する必要があり、加工精度が十分ではなかった。
方法では、プローブの形状の制御が困難であり再現性を
取ることができなかった。一方、緩衝フッ酸のウエット
エッチングを用いる方法では、先端の大きさを数十ｎｍ
レベルまで縮小化できるが、より高分解能・高感度のプ
ローブの作製するためには先端形状を２重先鋭化、３重
先鋭化する必要があり、加工精度が十分ではなかった。
【０００９】また、従来の照明モードで用いられるプロ
ーブでは、半導体レーザーから照射された光をプローブ
の微小開口まで導く必要があるが、プローブを先鋭化し
たために光の伝達効率が著しく低下し、近接場光によっ
て十分な信号を得ることは容易ではなかった。
ーブでは、半導体レーザーから照射された光をプローブ
の微小開口まで導く必要があるが、プローブを先鋭化し
たために光の伝達効率が著しく低下し、近接場光によっ
て十分な信号を得ることは容易ではなかった。
【００１０】一般的にプローブの分解能と感度はトレー
ドオフの関係にあるため、分解能と感度の両者を改善す
るためには先端を複雑な形状にする必要があり、微細化
に適した集束イオンビームによる加工の併用もなされて
きた。しかしながら、集束イオンビームは装置が高価で
あり、スループットも小さいことから、より簡便なプロ
ーブの作製方法が求められている。
ドオフの関係にあるため、分解能と感度の両者を改善す
るためには先端を複雑な形状にする必要があり、微細化
に適した集束イオンビームによる加工の併用もなされて
きた。しかしながら、集束イオンビームは装置が高価で
あり、スループットも小さいことから、より簡便なプロ
ーブの作製方法が求められている。
【００１１】また、そのために、より明るい近接場光を
作り出すことのできるプローブが望まれており、プロー
ブ自体に発光機能を取り付けること、つまり自己発光型
プローブが提案されている。ここでは、特開２０００−
２００６８１号公報に記載の従来技術を図９に、特開２
０００−２９２３３９号公報に記載の従来技術を図１０
に示す。
作り出すことのできるプローブが望まれており、プロー
ブ自体に発光機能を取り付けること、つまり自己発光型
プローブが提案されている。ここでは、特開２０００−
２００６８１号公報に記載の従来技術を図９に、特開２
０００−２９２３３９号公報に記載の従来技術を図１０
に示す。
【００１２】図９に示した特開２０００−２００６８１
号公報の技術では、ガラス基板１の一番突出している個
所に光の波長よりも長さの小さい有機ＥＬ素子（上部電
極３／有機ＥＬ層２／下部電極１から構成）を設けてい
る。しかしながら、有機ＥＬ素子の大きさを波長以下に
するため、上部電極３、下部電極４をＥＢ露光によって
作製する必要がある。また、ガラス基板１に凸型の形状
を作りこむためには、集束イオンビーム等の加工装置も
必要となり、ＥＢ露光装置や集束イオンビーム装置のス
ループットや加工装置の価格から低コストのプローブを
作製することはできなかった。
号公報の技術では、ガラス基板１の一番突出している個
所に光の波長よりも長さの小さい有機ＥＬ素子（上部電
極３／有機ＥＬ層２／下部電極１から構成）を設けてい
る。しかしながら、有機ＥＬ素子の大きさを波長以下に
するため、上部電極３、下部電極４をＥＢ露光によって
作製する必要がある。また、ガラス基板１に凸型の形状
を作りこむためには、集束イオンビーム等の加工装置も
必要となり、ＥＢ露光装置や集束イオンビーム装置のス
ループットや加工装置の価格から低コストのプローブを
作製することはできなかった。
【００１３】また、図１０に示した特開２０００−２９
２３３９号公報の技術では、金属芯ないし光ファイバー
１１の回りに電極（上部電極１２、下部電極１３）と有
機薄膜１４を形成して有機ＥＬ素子を作製するものであ
る。しかしながら、直径が数１００〜数１０ｎｍオーダ
ーの金属芯や光ファイバー１１の回りに少なくても電子
注入層、正孔注入層、上部電極１２を、真空蒸着やスパ
ッタリングによって成膜しなければならず、プロセスが
複雑であり、低コストのプローブは作製できなかった。
２３３９号公報の技術では、金属芯ないし光ファイバー
１１の回りに電極（上部電極１２、下部電極１３）と有
機薄膜１４を形成して有機ＥＬ素子を作製するものであ
る。しかしながら、直径が数１００〜数１０ｎｍオーダ
ーの金属芯や光ファイバー１１の回りに少なくても電子
注入層、正孔注入層、上部電極１２を、真空蒸着やスパ
ッタリングによって成膜しなければならず、プロセスが
複雑であり、低コストのプローブは作製できなかった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、作製
が容易で且つ高分解能、高感度の両立が可能な近接場光
用のプローブを提供すること、また低コストで作製でき
る高分解能、高感度な近接場光学顕微鏡を提供するこ
と、さらに１Ｔｂｉｔ／ｉｎ2以上の情報密度が可能な
光メモリへの情報記録方式または光メモリからの情報再
生方式を提供することである。
が容易で且つ高分解能、高感度の両立が可能な近接場光
用のプローブを提供すること、また低コストで作製でき
る高分解能、高感度な近接場光学顕微鏡を提供するこ
と、さらに１Ｔｂｉｔ／ｉｎ2以上の情報密度が可能な
光メモリへの情報記録方式または光メモリからの情報再
生方式を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の近接場
光用のプローブは、先端に励起により発光する粒子を内
包したナノチューブを保持したことを特徴とする。
光用のプローブは、先端に励起により発光する粒子を内
包したナノチューブを保持したことを特徴とする。
【００１６】請求項１に記載の発明によれば、先端に励
起により発光する粒子を内包したナノチューブを保持し
ており、ナノチューブの直径がｎｍオーダーであるの
で、ナノチューブに内包された発光粒子からのフォトル
ミネセンスやエレクトロルミネッセンスをナノチューブ
の先端から取り出すことによって近接場光を容易に得る
ことができる。そのため、従来用いられてきたファイバ
ー先鋭化での複雑で高コストなプロセスを回避でき、安
価にプローブを作製できる。また極細のナノチューブが
容易に得られることから、これらのナノチューブに発光
粒子を内包させることにより、光ファイバーを先鋭化し
た従来のプローブよりも高分解能のプローブが実現でき
る。
起により発光する粒子を内包したナノチューブを保持し
ており、ナノチューブの直径がｎｍオーダーであるの
で、ナノチューブに内包された発光粒子からのフォトル
ミネセンスやエレクトロルミネッセンスをナノチューブ
の先端から取り出すことによって近接場光を容易に得る
ことができる。そのため、従来用いられてきたファイバ
ー先鋭化での複雑で高コストなプロセスを回避でき、安
価にプローブを作製できる。また極細のナノチューブが
容易に得られることから、これらのナノチューブに発光
粒子を内包させることにより、光ファイバーを先鋭化し
た従来のプローブよりも高分解能のプローブが実現でき
る。
【００１７】請求項２に記載の近接場光用のプローブ
は、請求項１記載の近接場光用のプロセスにおいて、前
記ナノチューブがカーボンナノチューブからなることを
特徴とする。
は、請求項１記載の近接場光用のプロセスにおいて、前
記ナノチューブがカーボンナノチューブからなることを
特徴とする。
【００１８】請求項２に記載の発明によれば、ナノチュ
ーブがカーボンナノチューブからなるため、アーク放電
法、レーザーアブレーション法、ＣＶＤ法によって先端
径が０．７〜５０ｎｍ程度のナノチューブを容易に得る
ことができる。
ーブがカーボンナノチューブからなるため、アーク放電
法、レーザーアブレーション法、ＣＶＤ法によって先端
径が０．７〜５０ｎｍ程度のナノチューブを容易に得る
ことができる。
【００１９】請求項３に記載の近接場光用のプローブ
は、請求項１または２に記載の近接場光用のプロセスに
おいて、前記ナノチューブが、側面を遮光層で被覆され
た構造を有することを特徴とする。
は、請求項１または２に記載の近接場光用のプロセスに
おいて、前記ナノチューブが、側面を遮光層で被覆され
た構造を有することを特徴とする。
【００２０】請求項３に記載の発明によれば、ナノチュ
ーブの側面が遮光層で被覆されているため、ナノチュー
ブの側面からフォトルミネセンスやエレクトロルミネッ
センスによる伝搬光が発生しない。その結果、ナノチュ
ーブ先端から近接場光のバックグラウンド光を低減で
き、プローブの分解能が向上する。
ーブの側面が遮光層で被覆されているため、ナノチュー
ブの側面からフォトルミネセンスやエレクトロルミネッ
センスによる伝搬光が発生しない。その結果、ナノチュ
ーブ先端から近接場光のバックグラウンド光を低減で
き、プローブの分解能が向上する。
【００２１】請求項４に記載の近接場光用のプローブ
は、請求項１〜３のいずれかに記載の近接場光用のプロ
セスにおいて、前記発光粒子が金属カーバイトであるこ
とを特徴とする。
は、請求項１〜３のいずれかに記載の近接場光用のプロ
セスにおいて、前記発光粒子が金属カーバイトであるこ
とを特徴とする。
【００２２】請求項４に記載の発明によれば、内包され
た発光粒子が金属カーバイトであるから、陽極である炭
素電極に前記の金属カーバイトを構成する金属を含有さ
せ、陰極との間でアーク放電を起こすことにより、金属
カーバイトを内包したカーボンナノチューブを作製する
ことができる。そのため、空気中では酸化を受けやすく
不安定な金属カーバイトを、カーボンナノチューブの中
に内包でき、内包された金属カーバイトはグラファイト
シートで被覆されているので、空気中でも酸化されず安
定である。また、発光粒子がカーボンナノチューブ合成
時に同時に作製できるので、事前に発光粒子を合成する
必要がなく、プロセスコストを抑えることができる。
た発光粒子が金属カーバイトであるから、陽極である炭
素電極に前記の金属カーバイトを構成する金属を含有さ
せ、陰極との間でアーク放電を起こすことにより、金属
カーバイトを内包したカーボンナノチューブを作製する
ことができる。そのため、空気中では酸化を受けやすく
不安定な金属カーバイトを、カーボンナノチューブの中
に内包でき、内包された金属カーバイトはグラファイト
シートで被覆されているので、空気中でも酸化されず安
定である。また、発光粒子がカーボンナノチューブ合成
時に同時に作製できるので、事前に発光粒子を合成する
必要がなく、プロセスコストを抑えることができる。
【００２３】請求項５に記載の近接場光用のプローブ
は、請求項１〜４のいずれかに記載の近接場光用のプロ
セスにおいて、前記発光粒子が、ナノチューブに伝達さ
れた光によって励起されて近接場光を発生するものとさ
れていることを特徴とする。
は、請求項１〜４のいずれかに記載の近接場光用のプロ
セスにおいて、前記発光粒子が、ナノチューブに伝達さ
れた光によって励起されて近接場光を発生するものとさ
れていることを特徴とする。
【００２４】請求項５に記載の発明によれば、内包され
た発光粒子がナノチューブに伝達された光によって励起
されて近接場光を発生するため、自己発光型のプローブ
を実現できる。そのため励起光の強度によって近接場光
の強度を変えることができ、プローブの高感度化と高分
解能を両立できる。
た発光粒子がナノチューブに伝達された光によって励起
されて近接場光を発生するため、自己発光型のプローブ
を実現できる。そのため励起光の強度によって近接場光
の強度を変えることができ、プローブの高感度化と高分
解能を両立できる。
【００２５】請求項６に記載の近接場光用のプローブ
は、請求項１〜４のいずれかに記載の近接場光用のプロ
セスにおいて、前記発光粒子が、ナノチューブに印加さ
れた電界によって励起されて近接場光を発生するものと
されていることを特徴とする。
は、請求項１〜４のいずれかに記載の近接場光用のプロ
セスにおいて、前記発光粒子が、ナノチューブに印加さ
れた電界によって励起されて近接場光を発生するものと
されていることを特徴とする。
【００２６】請求項６に記載の発明によれば、内包され
た発光粒子がナノチューブに印加された電界によって励
起されて近接場光を発生するため、自己発光型のプロー
ブを実現できる。そのため電界強度によって近接場光の
強度を変えることができ、プローブの高感度化と高分解
能を両立できる。
た発光粒子がナノチューブに印加された電界によって励
起されて近接場光を発生するため、自己発光型のプロー
ブを実現できる。そのため電界強度によって近接場光の
強度を変えることができ、プローブの高感度化と高分解
能を両立できる。
【００２７】請求項７に記載のプローブの作製方法は、
請求項１に記載のプローブを作製する方法であって、ナ
ノチューブの先端を開環し、その後、毛管吸引によって
発光粒子をナノチューブの中に内包させることを特徴と
する。
請求項１に記載のプローブを作製する方法であって、ナ
ノチューブの先端を開環し、その後、毛管吸引によって
発光粒子をナノチューブの中に内包させることを特徴と
する。
【００２８】請求項７に記載の発明によれば、ナノチュ
ーブ先端を開環し、その後、毛管吸引によって発光粒子
をナノチューブの中に内包させるので、ｎｍオーダーに
微粒子化できる材料であれば、ほぼ全て発光材料をナノ
チューブに内包できる。その結果、発光粒子を選択する
ことによって近接場光の波長を任意に選ぶことが可能と
なる。また、発光粒子を内包させるプロセス全てを簡単
な湿式プロセスで行えることから、ナノチューブの合成
装置があれば、発光粒子を内包したナノチューブを簡単
に得ることができ、プローブを安価に製造することがで
きる。
ーブ先端を開環し、その後、毛管吸引によって発光粒子
をナノチューブの中に内包させるので、ｎｍオーダーに
微粒子化できる材料であれば、ほぼ全て発光材料をナノ
チューブに内包できる。その結果、発光粒子を選択する
ことによって近接場光の波長を任意に選ぶことが可能と
なる。また、発光粒子を内包させるプロセス全てを簡単
な湿式プロセスで行えることから、ナノチューブの合成
装置があれば、発光粒子を内包したナノチューブを簡単
に得ることができ、プローブを安価に製造することがで
きる。
【００２９】請求項８に記載のプローブの作製方法は、
請求項４に記載のプローブの作製方法であって、陽極で
ある炭素電極に前記金属カーバイトを構成する金属を含
有させ、陰極との間でアーク放電を起こすことにより、
金属カーバイトを内包したカーボンナノチューブを作製
することを特徴とする。
請求項４に記載のプローブの作製方法であって、陽極で
ある炭素電極に前記金属カーバイトを構成する金属を含
有させ、陰極との間でアーク放電を起こすことにより、
金属カーバイトを内包したカーボンナノチューブを作製
することを特徴とする。
【００３０】請求項８に記載の発明によれば、内包され
た発光粒子が金属カーバイトであって、陽極である炭素
電極に前記の金属カーバイトを構成する金属を含有さ
せ、陰極との間でアーク放電を起こすことにより、金属
カーバイトを内包したカーボンナノチューブを作製する
ので、空気中では酸化を受けやすく不安定な金属カーバ
イトを、カーボンナノチューブの中に内包させることが
でき、内包された金属カーバイトはグラファイトシート
で被覆されていることから、空気中でも酸化されない安
定な構造を提供できる。また、発光粒子がカーボンナノ
チューブ合成時に同時に作製できるので、事前に発光粒
子を合成する必要がなく、プロセスコストを抑えること
ができる。
た発光粒子が金属カーバイトであって、陽極である炭素
電極に前記の金属カーバイトを構成する金属を含有さ
せ、陰極との間でアーク放電を起こすことにより、金属
カーバイトを内包したカーボンナノチューブを作製する
ので、空気中では酸化を受けやすく不安定な金属カーバ
イトを、カーボンナノチューブの中に内包させることが
でき、内包された金属カーバイトはグラファイトシート
で被覆されていることから、空気中でも酸化されない安
定な構造を提供できる。また、発光粒子がカーボンナノ
チューブ合成時に同時に作製できるので、事前に発光粒
子を合成する必要がなく、プロセスコストを抑えること
ができる。
【００３１】請求項９に記載の近接場光学顕微鏡は、請
求項１〜６のいずれかに記載のプローブを搭載したこと
を特徴とする。
求項１〜６のいずれかに記載のプローブを搭載したこと
を特徴とする。
【００３２】請求項９に記載の発明によれば、請求項１
〜６の記載の近接場光を発生するプローブを搭載してい
るため、発光粒子を内包したナノチューブを加工するこ
となしに、そのままプローブの先端に用いることがで
き、近接場光学顕微鏡をより安価に作製できる。また、
極細のナノチューブを用いたプローブを使用することに
よって、従来のファイバーを先鋭化したプローブを用い
た近接場光学顕微鏡よりも高分解能を実現できる。
〜６の記載の近接場光を発生するプローブを搭載してい
るため、発光粒子を内包したナノチューブを加工するこ
となしに、そのままプローブの先端に用いることがで
き、近接場光学顕微鏡をより安価に作製できる。また、
極細のナノチューブを用いたプローブを使用することに
よって、従来のファイバーを先鋭化したプローブを用い
た近接場光学顕微鏡よりも高分解能を実現できる。
【００３３】請求項１０に記載の光メモリの情報記録再
生方式は、請求項１〜６のいずれかに記載のプローブを
用いて、光メモリへの情報記録ないし光メモリからの情
報再生の少なくとも一方を行うことを特徴とする。
生方式は、請求項１〜６のいずれかに記載のプローブを
用いて、光メモリへの情報記録ないし光メモリからの情
報再生の少なくとも一方を行うことを特徴とする。
【００３４】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
１〜６の記載の近接場光を発生するプローブを用いて、
光メモリへの情報記録ないし光メモリからの情報再生の
少なくても一方を行っているので、情報密度の改善が可
能となる。特に極細いナノチューブに発光粒子を内包さ
せることによって、１Ｔｂｉｔ／ｉｎ2以上の情報密度
も期待できる。
１〜６の記載の近接場光を発生するプローブを用いて、
光メモリへの情報記録ないし光メモリからの情報再生の
少なくても一方を行っているので、情報密度の改善が可
能となる。特に極細いナノチューブに発光粒子を内包さ
せることによって、１Ｔｂｉｔ／ｉｎ2以上の情報密度
も期待できる。
【００３５】ここでナノチューブの一種であるカーボン
ナノチューブについて説明する。カーボンナノチューブ
はグラファイトシートを丸めた円筒状の形状をしてい
る。カーボンナノチューブの大きさは作製法によって異
なるが、１個のグラファイトシートの円筒からなる単層
カーボンナノチューブでは、直径が０．７〜５０ｎｍ、
円筒の長さは数１０ｎｍ〜数μｍ以下となっており、複
数のグラファイトシートの円筒が入れ子状の構造を持つ
多層カーボンナノチューブでは、直径が１〜５０ｎｍ、
円筒の長さは１００ｎｍ〜５０μｍ程度になっており、
単層・多層カーボンナノチューブとも可視光の波長より
もはるかに小さい先端を持つ繊維状の形状をしている中
空物質である。
ナノチューブについて説明する。カーボンナノチューブ
はグラファイトシートを丸めた円筒状の形状をしてい
る。カーボンナノチューブの大きさは作製法によって異
なるが、１個のグラファイトシートの円筒からなる単層
カーボンナノチューブでは、直径が０．７〜５０ｎｍ、
円筒の長さは数１０ｎｍ〜数μｍ以下となっており、複
数のグラファイトシートの円筒が入れ子状の構造を持つ
多層カーボンナノチューブでは、直径が１〜５０ｎｍ、
円筒の長さは１００ｎｍ〜５０μｍ程度になっており、
単層・多層カーボンナノチューブとも可視光の波長より
もはるかに小さい先端を持つ繊維状の形状をしている中
空物質である。
【００３６】また、カーボンナノチューブは、アーク放
電法、レーザーアブレーション法、化学的気相成長法
（ＣＶＤ法）等によって作られるが、合成条件を最適化
することによってｎｍオーダーであるにも関わらず比較
的直径分布の小さなカーボンナノチューブを得ることが
できる。
電法、レーザーアブレーション法、化学的気相成長法
（ＣＶＤ法）等によって作られるが、合成条件を最適化
することによってｎｍオーダーであるにも関わらず比較
的直径分布の小さなカーボンナノチューブを得ることが
できる。
【００３７】また、カーボンナノチューブはグラファイ
トの円筒の中に種々の金属や化合物を内包できることが
知られている。例えば、励起によって光を発生する発光
粒子をカーボンナノチューブに内包させる場合、カーボ
ンナノチューブの合成方法や発光粒子の種類、内包手段
によって、発光粒子を内包したカーボンナノチューブは
図２の４種類の構造をとる。
トの円筒の中に種々の金属や化合物を内包できることが
知られている。例えば、励起によって光を発生する発光
粒子をカーボンナノチューブに内包させる場合、カーボ
ンナノチューブの合成方法や発光粒子の種類、内包手段
によって、発光粒子を内包したカーボンナノチューブは
図２の４種類の構造をとる。
【００３８】（ａ）カーボンナノチューブ２２の中空に
発光粒子２１が複数個入っている構造 （ｂ）カーボンナノチューブ２２の中空が１個の発光粒
子２１によって占有されている構造 （ｃ）先端が開環したカーボンナノチューブ２２の中空
に発光粒子２１が複数個入っている構造 （ｄ）先端が開環したカーボンナノチューブ２２の中空
が１個の発光粒子２１によっ占有されている構造
発光粒子２１が複数個入っている構造 （ｂ）カーボンナノチューブ２２の中空が１個の発光粒
子２１によって占有されている構造 （ｃ）先端が開環したカーボンナノチューブ２２の中空
に発光粒子２１が複数個入っている構造 （ｄ）先端が開環したカーボンナノチューブ２２の中空
が１個の発光粒子２１によっ占有されている構造
【００３９】これら４種類の構造があるが、いずれにお
いても、内包される発光粒子はバルクの特性を保持する
ため、カーボンナノチューブに励起光を照射すると、カ
ーボンナノチューブに内包された発光粒子からフォトル
ミネッセンスが発生する場合がある。また、カーボンナ
ノチューブに電界を印加すると、カーボンナノチューブ
に内包された発光粒子から、ホットエレクトロンが発光
中心と衝突する過程で発生する電界励起型エレクトロル
ミネッセンスや発光粒子にキャリアが注入され電子−正
孔が再結合する過程で発光する電流注入型エレクトロル
ミネッセンスが発生する。
いても、内包される発光粒子はバルクの特性を保持する
ため、カーボンナノチューブに励起光を照射すると、カ
ーボンナノチューブに内包された発光粒子からフォトル
ミネッセンスが発生する場合がある。また、カーボンナ
ノチューブに電界を印加すると、カーボンナノチューブ
に内包された発光粒子から、ホットエレクトロンが発光
中心と衝突する過程で発生する電界励起型エレクトロル
ミネッセンスや発光粒子にキャリアが注入され電子−正
孔が再結合する過程で発光する電流注入型エレクトロル
ミネッセンスが発生する。
【００４０】ここで、カーボンナノチューブの直径は
０．７〜５０ｎｍ程度であるので、カーボンナノチュー
ブに内包された発光粒子からのフォトルミネセンスや電
界励起型エレクトロルミネッセンス、電流注入型エレク
トロルミネッセンスをカーボンナノチューブの先端から
取り出すことによって近接場光を得ることができる。な
お、以後、電界励起型エレクトロルミネッセンスと電流
注入型エレクトロルミネッセンスを合わせてエレクトロ
ルミネッセンスと記述する。
０．７〜５０ｎｍ程度であるので、カーボンナノチュー
ブに内包された発光粒子からのフォトルミネセンスや電
界励起型エレクトロルミネッセンス、電流注入型エレク
トロルミネッセンスをカーボンナノチューブの先端から
取り出すことによって近接場光を得ることができる。な
お、以後、電界励起型エレクトロルミネッセンスと電流
注入型エレクトロルミネッセンスを合わせてエレクトロ
ルミネッセンスと記述する。
【００４１】また、カーボンナノチューブに内包させる
発光粒子としては、バルクでフォトルミネッセンスや電
界励起型エレクトロルミネッセンス、電流注入型エレク
トロルミネッセンスを発生する材料の中から、ナノチュ
ーブの中空に入るサイズのものを選択すれば良い。その
ため、有機材料よりは比較的低分子である無機の材料が
より適しており、例えばＶ、Ｇｄ、Ｙ、Ｓｂ、Ｔａ等の
メタルカーバイトや、Ｃａ3（ＰＯ4）２Ｃａ（Ｆ，Ｃ
ｌ）2：Ｓｂ3+、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ2+、Ｙ2Ｏ3：Ｅ
ｕ2+、ＬｉＡｌＯ2：Ｆｅ3+、発光中心としてＭｎ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｃｅ等をドーピングしたＺｎＳ系蛍光体、Ｓ
ｒＳ系蛍光体、ＣａＳ系蛍光体等が使用できる。
発光粒子としては、バルクでフォトルミネッセンスや電
界励起型エレクトロルミネッセンス、電流注入型エレク
トロルミネッセンスを発生する材料の中から、ナノチュ
ーブの中空に入るサイズのものを選択すれば良い。その
ため、有機材料よりは比較的低分子である無機の材料が
より適しており、例えばＶ、Ｇｄ、Ｙ、Ｓｂ、Ｔａ等の
メタルカーバイトや、Ｃａ3（ＰＯ4）２Ｃａ（Ｆ，Ｃ
ｌ）2：Ｓｂ3+、Ｓｒ2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ2+、Ｙ2Ｏ3：Ｅ
ｕ2+、ＬｉＡｌＯ2：Ｆｅ3+、発光中心としてＭｎ、Ｓ
ｍ、Ｅｕ、Ｃｅ等をドーピングしたＺｎＳ系蛍光体、Ｓ
ｒＳ系蛍光体、ＣａＳ系蛍光体等が使用できる。
【００４２】なお、本発明は前述の発光材料に限定され
るものではない。
るものではない。
【００４３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を説明す
る。 ＜実施形態１＞本発明の近接場光用のプローブの一例を
図１に示す。
る。 ＜実施形態１＞本発明の近接場光用のプローブの一例を
図１に示す。
【００４４】本実施形態のプローブ２０は、発光粒子２
１を内包したカーボンナノチューブ２２が励起光に対し
透明な支持体２３で固定化された構造を有しており、カ
ーボンナノチューブ２２の一方の先端が透明支持体２３
から突出した構造をなしている。また、カーボンナノチ
ューブ２２が突出した側の透明支持体２３の表面は、カ
ーボンナノチューブ２２の先端を除き、遮光膜２４で被
覆された構造になっている。
１を内包したカーボンナノチューブ２２が励起光に対し
透明な支持体２３で固定化された構造を有しており、カ
ーボンナノチューブ２２の一方の先端が透明支持体２３
から突出した構造をなしている。また、カーボンナノチ
ューブ２２が突出した側の透明支持体２３の表面は、カ
ーボンナノチューブ２２の先端を除き、遮光膜２４で被
覆された構造になっている。
【００４５】透明支持体２３に発光粒子２１の励起光を
照射すると、励起光はカーボンナノチューブ２２のグラ
ファイトシートを突き抜け、発光粒子２１中で電子を励
起してフォトルミネセンスを発生させる。ここでカーボ
ンナノチューブ２２の先端近傍は遮光膜２４で被覆され
ているため、開口を光の波長よりも小さくでき、フォト
ルミネッセンスによる伝搬光は発生せず、近接場光のみ
が発生する。なお、カーボンナノチューブ２２の先端以
外の領域で発生したフォトルミネッセンスは伝搬光とな
る（図中ＰＬと記述）が、遮光膜２４によってプローブ
の外部に漏れない構造となっている。
照射すると、励起光はカーボンナノチューブ２２のグラ
ファイトシートを突き抜け、発光粒子２１中で電子を励
起してフォトルミネセンスを発生させる。ここでカーボ
ンナノチューブ２２の先端近傍は遮光膜２４で被覆され
ているため、開口を光の波長よりも小さくでき、フォト
ルミネッセンスによる伝搬光は発生せず、近接場光のみ
が発生する。なお、カーボンナノチューブ２２の先端以
外の領域で発生したフォトルミネッセンスは伝搬光とな
る（図中ＰＬと記述）が、遮光膜２４によってプローブ
の外部に漏れない構造となっている。
【００４６】このような構造を取ることによって、発光
粒子２１を内包したカーボンナノチューブ２２を加工す
ることなしに、そのままプローブの先端として用いるこ
とができ、従来用いられてきたファイバー先鋭化での複
雑で高コストなプロセスを回避でき、安価にプローブを
作製できる。
粒子２１を内包したカーボンナノチューブ２２を加工す
ることなしに、そのままプローブの先端として用いるこ
とができ、従来用いられてきたファイバー先鋭化での複
雑で高コストなプロセスを回避でき、安価にプローブを
作製できる。
【００４７】また、直径１０ｎｍ以下のカーボンナノチ
ューブ２２も容易に合成できることから、より細いカー
ボンナノチューブ２２を選択すれば、より高分解能のプ
ローブが実現できる。特に極細の単層ナノチューブを用
いると、ｎｍ以下の分解能も期待できることから、従来
のファイバーを先鋭化したプローブよりも高分解能が可
能になる。
ューブ２２も容易に合成できることから、より細いカー
ボンナノチューブ２２を選択すれば、より高分解能のプ
ローブが実現できる。特に極細の単層ナノチューブを用
いると、ｎｍ以下の分解能も期待できることから、従来
のファイバーを先鋭化したプローブよりも高分解能が可
能になる。
【００４８】更に、プローブ自体から発光するため、励
起光の強度によって近接場光の強度を変えることがで
き、プローブの高感度化と高分解能を両立できる。
起光の強度によって近接場光の強度を変えることがで
き、プローブの高感度化と高分解能を両立できる。
【００４９】次に本例に使用される発光粒子２１を内包
したカーボンナノチューブ２２の作製法を述べる。作製
法の一例を図３に示す。
したカーボンナノチューブ２２の作製法を述べる。作製
法の一例を図３に示す。
【００５０】（ａ）発光粒子の微粒子を分散したグラフ
ァイト棒を陽極１０１とし、グラファイト棒からなる陰
極１０２との距離１ｍｍ程度離して、Ｈｅ、Ａｒ、Ｈ2
等の雰囲気中１００〜６００Ｔｏｒｒで４０〜６０Ａの
定電流を流してアーク放電を行う。その際陽極−陰極間
距離を制御し一定電流になるように調整する。
ァイト棒を陽極１０１とし、グラファイト棒からなる陰
極１０２との距離１ｍｍ程度離して、Ｈｅ、Ａｒ、Ｈ2
等の雰囲気中１００〜６００Ｔｏｒｒで４０〜６０Ａの
定電流を流してアーク放電を行う。その際陽極−陰極間
距離を制御し一定電流になるように調整する。
【００５１】（ｂ）アーク放電によって陰極１０２上に
堆積物１０３が生じるので、堆積物１０３からコア１０
４を取り出す。コア１０４は多層カーボンナノチューブ
とアモルファスカーボン、グラファイト片、ナノカプセ
ルが混在した状態になっているので、遠心分離法や電気
泳動法等の精製法によって多層カーボンナノチューブ２
２のみを得ることができる。なお、本方法で得られるカ
ーボンナノチューブ２２は、複数の発光粒子２１を内包
している場合が多い。
堆積物１０３が生じるので、堆積物１０３からコア１０
４を取り出す。コア１０４は多層カーボンナノチューブ
とアモルファスカーボン、グラファイト片、ナノカプセ
ルが混在した状態になっているので、遠心分離法や電気
泳動法等の精製法によって多層カーボンナノチューブ２
２のみを得ることができる。なお、本方法で得られるカ
ーボンナノチューブ２２は、複数の発光粒子２１を内包
している場合が多い。
【００５２】本方法を用いた場合は、合成時に既に発光
粒子２１が多層カーボンナノチューブ２２の中空に内包
されるので、そのままプローブとして用いることができ
る。また、アーク放電装置は単純な構成であることか
ら、集束イオンビーム等を用いる従来の方法よりプロー
ブの製造コストを抑えることができる。
粒子２１が多層カーボンナノチューブ２２の中空に内包
されるので、そのままプローブとして用いることができ
る。また、アーク放電装置は単純な構成であることか
ら、集束イオンビーム等を用いる従来の方法よりプロー
ブの製造コストを抑えることができる。
【００５３】加えて本方法によると、アーク放電時の高
温によって内包する粒子が炭化物に変化することを利用
することで、空気中では酸化されやすいメタルカーバイ
トを発光粒子として内包させることができる。例えば、
Ｖ、Ｇｄ、Ｙ等のメタルカーバイトを内包させる場合
は、Ｖ、Ｇｄ、Ｙ等の炭化物を生成しやすい金属を分散
させたグラファイト棒を陽極とし、グラファイト棒から
なる陰極との間でアーク放電を行うことによって、メタ
ルカーバイドを内包したカーボンナノチューブを作製す
ることができる。この方法によると、発光粒子がカーボ
ンナノチューブ合成時に同時に作製できるので、事前に
発光粒子を合成する必要がなく、プロセスコストを抑え
ることができる。また、内包された金属カーバイトはグ
ラファイトシートで被覆されているので、空気中でも酸
化されず安定である。
温によって内包する粒子が炭化物に変化することを利用
することで、空気中では酸化されやすいメタルカーバイ
トを発光粒子として内包させることができる。例えば、
Ｖ、Ｇｄ、Ｙ等のメタルカーバイトを内包させる場合
は、Ｖ、Ｇｄ、Ｙ等の炭化物を生成しやすい金属を分散
させたグラファイト棒を陽極とし、グラファイト棒から
なる陰極との間でアーク放電を行うことによって、メタ
ルカーバイドを内包したカーボンナノチューブを作製す
ることができる。この方法によると、発光粒子がカーボ
ンナノチューブ合成時に同時に作製できるので、事前に
発光粒子を合成する必要がなく、プロセスコストを抑え
ることができる。また、内包された金属カーバイトはグ
ラファイトシートで被覆されているので、空気中でも酸
化されず安定である。
【００５４】次に本例に使用される発光粒子を内包した
カーボンナノチューブの別の作製法を図４に従って述べ
る。
カーボンナノチューブの別の作製法を図４に従って述べ
る。
【００５５】（ａ）濃硝酸、濃硫酸、過マンガン酸カリ
ウム等の強酸化剤溶液１１０にアーク放電法、ＣＶＤ
法、レーザーアブレーション法によって作製し、精製し
たカーボンナノチューブ２２を浸漬する。
ウム等の強酸化剤溶液１１０にアーク放電法、ＣＶＤ
法、レーザーアブレーション法によって作製し、精製し
たカーボンナノチューブ２２を浸漬する。
【００５６】（ｂ）カーボンナノチューブ２２は炭素原
子のＳＰ２混成軌道で作られているが、先端ではＳＰ２
混成軌道が歪みキャップを閉じている。そのためカーボ
ンナノチューブ側面と比較し反応性が高いため、カーボ
ンナノチューブのキャップのみが酸化され、カーボンナ
ノチューブ２２が開環する。
子のＳＰ２混成軌道で作られているが、先端ではＳＰ２
混成軌道が歪みキャップを閉じている。そのためカーボ
ンナノチューブ側面と比較し反応性が高いため、カーボ
ンナノチューブのキャップのみが酸化され、カーボンナ
ノチューブ２２が開環する。
【００５７】（ｃ）開環したカーボンナノチューブ２２
をｎｍオーダーに粉砕された発光粒子２１の微粒子が分
散された溶液１１２に浸漬する。
をｎｍオーダーに粉砕された発光粒子２１の微粒子が分
散された溶液１１２に浸漬する。
【００５８】（ｄ）開環したカーボンボナノチューブ２
２は水や一般的な有機溶媒に対し濡れ性が良いため、毛
管現象（毛管吸引）を起こし、発光粒子２１をチューブ
の中空に閉じ込める。その後、加熱等によって溶媒を揮
発させることによって、発光粒子２１を内包したカーボ
ンナノチューブ２２が完成される。
２は水や一般的な有機溶媒に対し濡れ性が良いため、毛
管現象（毛管吸引）を起こし、発光粒子２１をチューブ
の中空に閉じ込める。その後、加熱等によって溶媒を揮
発させることによって、発光粒子２１を内包したカーボ
ンナノチューブ２２が完成される。
【００５９】なお、本方法では、発光粒子２１を分散し
た溶液１１２を用いたが、発光粒子が溶解している場合
も同様にカーボンナノチューブに内包できる。
た溶液１１２を用いたが、発光粒子が溶解している場合
も同様にカーボンナノチューブに内包できる。
【００６０】本方法によると、ｎｍオーダーに微粒子化
できる材料であればほぼ全ての発光材料をカーボンナノ
チューブに内包できる。そのため発光粒子を選択するこ
とによって近接場光の波長を任意に選ぶことが可能とな
る。また発光粒子を内包させるプロセス全てを簡単な湿
式プロセスで行えることから、カーボンナノチューブの
合成装置（アーク放電装置、ＣＶＤ装置、レーザーアブ
レーション装置等）があれば、発光粒子を内包したカー
ボンナノチューブを簡単に得ることができ、プローブを
安価に製造することが可能となる。
できる材料であればほぼ全ての発光材料をカーボンナノ
チューブに内包できる。そのため発光粒子を選択するこ
とによって近接場光の波長を任意に選ぶことが可能とな
る。また発光粒子を内包させるプロセス全てを簡単な湿
式プロセスで行えることから、カーボンナノチューブの
合成装置（アーク放電装置、ＣＶＤ装置、レーザーアブ
レーション装置等）があれば、発光粒子を内包したカー
ボンナノチューブを簡単に得ることができ、プローブを
安価に製造することが可能となる。
【００６１】次に本例のプローブ２０の作製方法を述べ
る。
る。
【００６２】図１に示すように、発光粒子２１を内包し
たカーボンナノチューブ２２を励起光に対して透明な支
持体２３に分散する。透明支持体２３としては、エポキ
シ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の高分
子樹脂やガラス、石英等の無機透明絶縁体等が使用でき
る。発光粒子２１を内包したカーボンナノチューブ２２
を透明支持体２３に分散した後、透明支持体２３の一面
を遊離アルミナ砥粒を用いて機械的に研磨して、カーボ
ンナノチューブ２２を突出させる。カーボンナノチュー
ブ２２は著しく硬い材料であるため、透明支持体２３の
材料を適切に選ぶことによって、遊離砥粒によって透明
支持体２３のみを選択的に削ることができる。特に透明
支持体２３として透明高分子樹脂を選ぶと、カーボンナ
ノチューブ２２と透明支持体２３の研磨速度差を大きく
取れ、カーボンナノチューブ２２の突出が容易になるの
で望ましい。
たカーボンナノチューブ２２を励起光に対して透明な支
持体２３に分散する。透明支持体２３としては、エポキ
シ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の高分
子樹脂やガラス、石英等の無機透明絶縁体等が使用でき
る。発光粒子２１を内包したカーボンナノチューブ２２
を透明支持体２３に分散した後、透明支持体２３の一面
を遊離アルミナ砥粒を用いて機械的に研磨して、カーボ
ンナノチューブ２２を突出させる。カーボンナノチュー
ブ２２は著しく硬い材料であるため、透明支持体２３の
材料を適切に選ぶことによって、遊離砥粒によって透明
支持体２３のみを選択的に削ることができる。特に透明
支持体２３として透明高分子樹脂を選ぶと、カーボンナ
ノチューブ２２と透明支持体２３の研磨速度差を大きく
取れ、カーボンナノチューブ２２の突出が容易になるの
で望ましい。
【００６３】その後、研磨した面に遮光膜としてＡｌ、
Ａｕ、Ａｇ等の金属や合金を真空蒸着法やスパッタリン
グ法によって成膜する。発光粒子２１を内包したカーボ
ンナノチューブ２２の先端にも遮光膜２４が成膜される
ので、遮光膜２４を前記と同様に遊離砥粒によって機械
的に研磨し、再度カーボンナノチューブ２２を突出させ
る。このとき透明支持体２３上に残す遮光膜２４の膜厚
は、励起光やフォトルミネッセンスによる伝搬光を完全
に遮るため、５００ｎｍ〜１μｍにするのが良く、また
突出したカーボンナノチューブ２２の先端の長さは可視
光の波長よりも短くする必要がある。
Ａｕ、Ａｇ等の金属や合金を真空蒸着法やスパッタリン
グ法によって成膜する。発光粒子２１を内包したカーボ
ンナノチューブ２２の先端にも遮光膜２４が成膜される
ので、遮光膜２４を前記と同様に遊離砥粒によって機械
的に研磨し、再度カーボンナノチューブ２２を突出させ
る。このとき透明支持体２３上に残す遮光膜２４の膜厚
は、励起光やフォトルミネッセンスによる伝搬光を完全
に遮るため、５００ｎｍ〜１μｍにするのが良く、また
突出したカーボンナノチューブ２２の先端の長さは可視
光の波長よりも短くする必要がある。
【００６４】なお、本例では、カーボンナノチューブを
例に取り説明を行ったが、カーボンナノチューブの炭素
原子をホウ素や窒素で置換したＢＣナノチューブ、ＢＣ
Ｎナノチューブ、ＣＮナノチューブにおいても、前記の
方法によって発光粒子を内包したＢＣナノチューブ、Ｂ
ＣＮナノチューブ、ＣＮナノチューブが得られ、図示し
た近接場光用のプローブを作製できる。よって本発明の
ナノチューブはカーボンナノチューブに限定されるもの
ではない。
例に取り説明を行ったが、カーボンナノチューブの炭素
原子をホウ素や窒素で置換したＢＣナノチューブ、ＢＣ
Ｎナノチューブ、ＣＮナノチューブにおいても、前記の
方法によって発光粒子を内包したＢＣナノチューブ、Ｂ
ＣＮナノチューブ、ＣＮナノチューブが得られ、図示し
た近接場光用のプローブを作製できる。よって本発明の
ナノチューブはカーボンナノチューブに限定されるもの
ではない。
【００６５】加えて最近、グラファイトシートがコーン
上に積み重なったカーボンナノファイバーも発見されて
いるが、カーボンナノファイバーにも発光粒子を内包さ
せると同様のことが期待できるので、本発明のナノチュ
ーブはチューブ全体が中空である必要はなく、チューブ
の一部のみに中空があるナノチューブ（カーボンナノフ
ァイバーを含む）も含まれるものとする。 ＜実施形態２＞本発明の近接場光用のプローブの別の例
を図５に示す。
上に積み重なったカーボンナノファイバーも発見されて
いるが、カーボンナノファイバーにも発光粒子を内包さ
せると同様のことが期待できるので、本発明のナノチュ
ーブはチューブ全体が中空である必要はなく、チューブ
の一部のみに中空があるナノチューブ（カーボンナノフ
ァイバーを含む）も含まれるものとする。 ＜実施形態２＞本発明の近接場光用のプローブの別の例
を図５に示す。
【００６６】本実施形態のプローブ３０においては、発
光粒子２１を内包したカーボンナノチューブ２２は、そ
の側面が遮光層２４で被覆されている。また、発光粒子
２１を内包したカーボンナノチューブ２２は励起光に対
し透明な支持体２３で固定化されており、カーボンナノ
チューブ２２の一方の先端は、透明支持体２３から突出
した構造をなしている。
光粒子２１を内包したカーボンナノチューブ２２は、そ
の側面が遮光層２４で被覆されている。また、発光粒子
２１を内包したカーボンナノチューブ２２は励起光に対
し透明な支持体２３で固定化されており、カーボンナノ
チューブ２２の一方の先端は、透明支持体２３から突出
した構造をなしている。
【００６７】本構造では、透明支持体２３に発光粒子２
１の励起光を照射すると、励起光はカーボンナノチュー
ブ２２のグラファイトシートを突き抜け、発光粒子２１
中で電子を励起してフォトルミネセンスを発生させる。
しかしながらカーボンナノチューブ２２の側面は遮光層
２４で被覆されているため、フォトルミネッセンスはカ
ーボンナノチューブ２２の側面からは伝搬しない。一
方、カーボンナノチューブ２２の先端では遮光層２４が
ないため、微小な開口から近接場光が発生することにな
る。
１の励起光を照射すると、励起光はカーボンナノチュー
ブ２２のグラファイトシートを突き抜け、発光粒子２１
中で電子を励起してフォトルミネセンスを発生させる。
しかしながらカーボンナノチューブ２２の側面は遮光層
２４で被覆されているため、フォトルミネッセンスはカ
ーボンナノチューブ２２の側面からは伝搬しない。一
方、カーボンナノチューブ２２の先端では遮光層２４が
ないため、微小な開口から近接場光が発生することにな
る。
【００６８】なお、本例では、励起光が透明支持体２３
を通ってプローブ３０の外部に漏れ出すが、カーボンナ
ノチューブ２２に内包された発光粒子２１のフォトルミ
ネッセンスによる近接場光とは波長が異なる。よって試
料からの散乱光を検出する受光素子の検出波長を近接場
光に合わせることによって、近接場光の散乱光のみを信
号として検出することが可能となる。
を通ってプローブ３０の外部に漏れ出すが、カーボンナ
ノチューブ２２に内包された発光粒子２１のフォトルミ
ネッセンスによる近接場光とは波長が異なる。よって試
料からの散乱光を検出する受光素子の検出波長を近接場
光に合わせることによって、近接場光の散乱光のみを信
号として検出することが可能となる。
【００６９】本例の構造を取ることによって、発光粒子
２１を内包したカーボンナノチューブ２２を加工するこ
となしに、そのままプローブの先端に用いることがで
き、従来用いられてきたファイバー先鋭化での複雑で高
コストなプロセスを回避でき、安価にプローブを作製で
きる。また直径１０ｎｍ以下のカーボンナノチューブも
容易に合成できることから、より細いカーボンナノチュ
ーブを選択すればより高分解能のプローブも実現でき
る。更にプローブ自体から発光するため、励起光の強度
によって近接場光の強度を変えることができ、プローブ
の高感度化と高分解能を両立できる。また透明支持体２
３上に遮光膜２４を付ける必要がないので、実施形態１
で行う遮光膜からのカーボンナノチューブ突出工程が不
要になり、プロセスが簡略化できる。
２１を内包したカーボンナノチューブ２２を加工するこ
となしに、そのままプローブの先端に用いることがで
き、従来用いられてきたファイバー先鋭化での複雑で高
コストなプロセスを回避でき、安価にプローブを作製で
きる。また直径１０ｎｍ以下のカーボンナノチューブも
容易に合成できることから、より細いカーボンナノチュ
ーブを選択すればより高分解能のプローブも実現でき
る。更にプローブ自体から発光するため、励起光の強度
によって近接場光の強度を変えることができ、プローブ
の高感度化と高分解能を両立できる。また透明支持体２
３上に遮光膜２４を付ける必要がないので、実施形態１
で行う遮光膜からのカーボンナノチューブ突出工程が不
要になり、プロセスが簡略化できる。
【００７０】次に本実施形態のプローブ３０の作製法を
述べる。
述べる。
【００７１】始めに実施形態１で述べた方法によってカ
ーボンナノチューブ２２に発光粒子２１を内包させる。
その後、発光粒子２１を内包したカーボンナノチューブ
２２にＡｌ、Ａｕ、Ａｇ等の金属や合金を、真空蒸着法
やスパッタリング法によって５００ｎｍ〜１μｍの厚さ
で成膜し、カーボンナノチューブ２２の両端についた金
属ないし合金はウエットエッチングによって除去して、
遮光層２４を完成させる。なお、遮光層２４を除去する
領域（つまり遮光層２４が付いていないカーボンナノチ
ューブ２２の先端の長さ）は可視光の波長よりも短くす
る必要がある。その後、遮光層２４で被覆されたカーボ
ンナノチューブ２２を励起光に対して透明な支持体２３
に分散する。透明支持体２３としては実施形態１と同様
に、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹
脂等の高分子樹脂やガラス、石英等の無機透明絶縁体等
が使用できる。
ーボンナノチューブ２２に発光粒子２１を内包させる。
その後、発光粒子２１を内包したカーボンナノチューブ
２２にＡｌ、Ａｕ、Ａｇ等の金属や合金を、真空蒸着法
やスパッタリング法によって５００ｎｍ〜１μｍの厚さ
で成膜し、カーボンナノチューブ２２の両端についた金
属ないし合金はウエットエッチングによって除去して、
遮光層２４を完成させる。なお、遮光層２４を除去する
領域（つまり遮光層２４が付いていないカーボンナノチ
ューブ２２の先端の長さ）は可視光の波長よりも短くす
る必要がある。その後、遮光層２４で被覆されたカーボ
ンナノチューブ２２を励起光に対して透明な支持体２３
に分散する。透明支持体２３としては実施形態１と同様
に、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹
脂等の高分子樹脂やガラス、石英等の無機透明絶縁体等
が使用できる。
【００７２】遮光層２４で被覆されたカーボンナノチュ
ーブ２２を透明支持体２３に分散した後、透明支持体２
３の一面を遊離アルミナ砥粒を用いて機械的に研磨して
カーボンナノチューブ２２を突出させる。ここでカーボ
ンナノチューブ２２は著しく硬い材料であるため、透明
支持体２３の材料を適切に選ぶことによって、遊離砥粒
によって透明支持体２３のみを選択的に削ることができ
る。特に透明支持体２３として透明高分子樹脂を選ぶ
と、カーボンナノチューブ２２と透明支持体２３の研磨
速度差を大きく取れ、カーボンナノチューブ２２の突出
が容易になるので望ましい。
ーブ２２を透明支持体２３に分散した後、透明支持体２
３の一面を遊離アルミナ砥粒を用いて機械的に研磨して
カーボンナノチューブ２２を突出させる。ここでカーボ
ンナノチューブ２２は著しく硬い材料であるため、透明
支持体２３の材料を適切に選ぶことによって、遊離砥粒
によって透明支持体２３のみを選択的に削ることができ
る。特に透明支持体２３として透明高分子樹脂を選ぶ
と、カーボンナノチューブ２２と透明支持体２３の研磨
速度差を大きく取れ、カーボンナノチューブ２２の突出
が容易になるので望ましい。
【００７３】本例においても、カーボンナノチューブ２
２を基に説明を行ったが、本発明はカーボンナノチュー
ブに限定されるものではなく、発光粒子２１を内包する
全てのナノチューブについて言及している。 ＜実施形態３＞本発明の近接場光用のプローブのさらに
別の例を図６に示す。
２を基に説明を行ったが、本発明はカーボンナノチュー
ブに限定されるものではなく、発光粒子２１を内包する
全てのナノチューブについて言及している。 ＜実施形態３＞本発明の近接場光用のプローブのさらに
別の例を図６に示す。
【００７４】本実施形態のプローブ４０は発光粒子２１
を内包したカーボンナノチューブ２２が支持体４３で固
定化されており、カーボンナノチューブ２２の一方の先
端は支持体４３から突出した構造をなしている。また、
カーボンナノチューブ２２が突出した側の支持体４３表
面は、カーボンナノチューブ２２の先端を除き、遮光膜
２４で被覆された構造になっている。更に支持体４３の
両端には電極４１、４２が設けられており、外部電源４
４から電圧を印加できる構造となっている。
を内包したカーボンナノチューブ２２が支持体４３で固
定化されており、カーボンナノチューブ２２の一方の先
端は支持体４３から突出した構造をなしている。また、
カーボンナノチューブ２２が突出した側の支持体４３表
面は、カーボンナノチューブ２２の先端を除き、遮光膜
２４で被覆された構造になっている。更に支持体４３の
両端には電極４１、４２が設けられており、外部電源４
４から電圧を印加できる構造となっている。
【００７５】本例の構造では、電圧を印加すると、カー
ボンナノチューブ２２に電界がかかり、カーボンナノチ
ューブ２２に内包された発光粒子２１からエレクトロル
ミネッセンスが発生する。ここでカーボンナノチューブ
２２の先端近傍は遮光膜２４で被覆されているため、開
口が光の波長よりも小さくエレクトロルミネッセンスに
よる伝搬光は発生せず、近接場光のみが発生する。な
お、カーボンナノチューブ２２の先端以外の領域で発生
したエレクトロルミネッセンスは伝搬光となる（図中Ｅ
Ｌと記述）が、遮光膜に２４よってプローブ４０の外部
に漏れない構造となっている。
ボンナノチューブ２２に電界がかかり、カーボンナノチ
ューブ２２に内包された発光粒子２１からエレクトロル
ミネッセンスが発生する。ここでカーボンナノチューブ
２２の先端近傍は遮光膜２４で被覆されているため、開
口が光の波長よりも小さくエレクトロルミネッセンスに
よる伝搬光は発生せず、近接場光のみが発生する。な
お、カーボンナノチューブ２２の先端以外の領域で発生
したエレクトロルミネッセンスは伝搬光となる（図中Ｅ
Ｌと記述）が、遮光膜に２４よってプローブ４０の外部
に漏れない構造となっている。
【００７６】本例の構造を取ることによって、発光粒子
２１を内包したカーボンナノチューブ２２を加工するこ
となしに、そのままプローブの先端に用いることがで
き、従来用いられてきたファイバー先鋭化での複雑で高
コストなプロセスを回避でき、安価にプローブを作製で
きる。また直径１０ｎｍ以下のカーボンナノチューブ２
２も容易に合成できることから、より細いカーボンナノ
チューブ２２を選択すればより高分解能のプローブも実
現できる。更にプローブ４０自体から発光するため、外
部電圧によって近接場光の強度を変えることができ、プ
ローブ４０の高感度化と高分解能を両立できる。さらに
エレクトロルミネッセンスによって発光するため励起光
が不要となり、レーザー等の外部光源が不要となり、プ
ローブ４０を小型化できる。なお、本例では直流を印加
しているが、交流でも良く、直流・交流を重畳させても
良い。
２１を内包したカーボンナノチューブ２２を加工するこ
となしに、そのままプローブの先端に用いることがで
き、従来用いられてきたファイバー先鋭化での複雑で高
コストなプロセスを回避でき、安価にプローブを作製で
きる。また直径１０ｎｍ以下のカーボンナノチューブ２
２も容易に合成できることから、より細いカーボンナノ
チューブ２２を選択すればより高分解能のプローブも実
現できる。更にプローブ４０自体から発光するため、外
部電圧によって近接場光の強度を変えることができ、プ
ローブ４０の高感度化と高分解能を両立できる。さらに
エレクトロルミネッセンスによって発光するため励起光
が不要となり、レーザー等の外部光源が不要となり、プ
ローブ４０を小型化できる。なお、本例では直流を印加
しているが、交流でも良く、直流・交流を重畳させても
良い。
【００７７】次に本例のプローブ４０の作製方法を述べ
る。
る。
【００７８】実施形態１と同様の方法によってカーボン
ナノチューブ２２に発光粒子２１を内包させる。その
後、発光粒子２１を内包したカーボンナノチューブ２２
を支持体４３に分散する。支持体４３としては、エポキ
シ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の高分
子樹脂や、高分子樹脂からなる電子、正孔輸送材、Ｙ2
Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5等の無機透明絶縁体等が使用
できる。なお、本発明は前述の支持体に限定されるもの
ではない。
ナノチューブ２２に発光粒子２１を内包させる。その
後、発光粒子２１を内包したカーボンナノチューブ２２
を支持体４３に分散する。支持体４３としては、エポキ
シ樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の高分
子樹脂や、高分子樹脂からなる電子、正孔輸送材、Ｙ2
Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5等の無機透明絶縁体等が使用
できる。なお、本発明は前述の支持体に限定されるもの
ではない。
【００７９】その後、支持体４３の一面を遊離アルミナ
砥粒を用いて機械的に研磨してカーボンナノチューブ２
２を突出させる。カーボンナノチューブ２２は著しく硬
い材料であるため、支持体４３の材料を適切に選ぶこと
によって、遊離砥粒によって支持体のみを選択的に削る
ことができる。特に支持体４３として高分子樹脂を選ぶ
と、カーボンナノチューブ２２と支持体４３の研磨速度
差を大きく取れ、カーボンナノチューブ２２の突出が容
易になる。
砥粒を用いて機械的に研磨してカーボンナノチューブ２
２を突出させる。カーボンナノチューブ２２は著しく硬
い材料であるため、支持体４３の材料を適切に選ぶこと
によって、遊離砥粒によって支持体のみを選択的に削る
ことができる。特に支持体４３として高分子樹脂を選ぶ
と、カーボンナノチューブ２２と支持体４３の研磨速度
差を大きく取れ、カーボンナノチューブ２２の突出が容
易になる。
【００８０】その後、研磨した面に遮光膜２４としてＡ
ｌ、Ａｕ、Ａｇ等の金属や合金を、真空蒸着法やスパッ
タリング法によって成膜する。発光粒子２１を内包した
カーボンナノチューブ２２の先端にも遮光膜２４が成膜
されるので、遮光膜２４を前記と同様に遊離砥粒によっ
て機械的に研磨し、再度カーボンナノチューブ２２を突
出させる。このとき支持体４３上に残す遮光膜２４の膜
厚は、エレクトルミネッセンスによる伝搬光を完全に遮
るため５００ｎｍ〜１μｍにするのが良く、また突出し
たカーボンナノチューブ２２の先端の長さは可視光の波
長よりも短くする必要がある。
ｌ、Ａｕ、Ａｇ等の金属や合金を、真空蒸着法やスパッ
タリング法によって成膜する。発光粒子２１を内包した
カーボンナノチューブ２２の先端にも遮光膜２４が成膜
されるので、遮光膜２４を前記と同様に遊離砥粒によっ
て機械的に研磨し、再度カーボンナノチューブ２２を突
出させる。このとき支持体４３上に残す遮光膜２４の膜
厚は、エレクトルミネッセンスによる伝搬光を完全に遮
るため５００ｎｍ〜１μｍにするのが良く、また突出し
たカーボンナノチューブ２２の先端の長さは可視光の波
長よりも短くする必要がある。
【００８１】なお、本例においても、カーボンナノチュ
ーブ２２を基に説明を行ったが、本発明はカーボンナノ
チューブ２２に限定されるものではなく、発光粒子を内
包する全てのナノチューブについて言及している。 ＜実施形態４＞図７は近接場光学顕微鏡の概略図であ
る。この顕微鏡では、発光粒子２１を内包した多層カー
ボンナノチューブ２２をエポキシ樹脂等の透明支持体２
３に固定してなるプローブ（プローブの構造は図５と同
様）３０を、ＡＦＭ装置のプローブに置き換え、半導体
レーザー（図示略）とプローブ裏面近傍を石英ファイバ
ー（図示略）で接続し、励起光をカーボンナノチューブ
２２に伝達するようにしている。また、ステージ上の試
料５０からの散乱光を検出する検出器（受光素子）５１
は、多層カーボンナノチューブ２２に内包された発光粒
子２１からのフォトルミネッセンスの波長に感度を合わ
せてある。なお、プローブ３０の変位は、ＡＦＭ装置の
光てこによって制御した。
ーブ２２を基に説明を行ったが、本発明はカーボンナノ
チューブ２２に限定されるものではなく、発光粒子を内
包する全てのナノチューブについて言及している。 ＜実施形態４＞図７は近接場光学顕微鏡の概略図であ
る。この顕微鏡では、発光粒子２１を内包した多層カー
ボンナノチューブ２２をエポキシ樹脂等の透明支持体２
３に固定してなるプローブ（プローブの構造は図５と同
様）３０を、ＡＦＭ装置のプローブに置き換え、半導体
レーザー（図示略）とプローブ裏面近傍を石英ファイバ
ー（図示略）で接続し、励起光をカーボンナノチューブ
２２に伝達するようにしている。また、ステージ上の試
料５０からの散乱光を検出する検出器（受光素子）５１
は、多層カーボンナノチューブ２２に内包された発光粒
子２１からのフォトルミネッセンスの波長に感度を合わ
せてある。なお、プローブ３０の変位は、ＡＦＭ装置の
光てこによって制御した。
【００８２】膜厚０．１μｍのレジスト膜の表面のみを
ＥＢで露光し、ウエット現像によって作製したラインア
ンドスペースパターンを、本発明の近接場光学顕微鏡で
観察し、その分解能を調べた。その結果、４０ｎｍピッ
チのラインアンドスペースまで確認でき、分解能は２０
ｎｍ程度であることが判った。
ＥＢで露光し、ウエット現像によって作製したラインア
ンドスペースパターンを、本発明の近接場光学顕微鏡で
観察し、その分解能を調べた。その結果、４０ｎｍピッ
チのラインアンドスペースまで確認でき、分解能は２０
ｎｍ程度であることが判った。
【００８３】本例で用いた多層カーボンナノチューブ２
２の先端径は１０〜１５ｎｍであることから、ほぼカー
ボンナノチューブ２２の先端径によって分解能が決定さ
れていることが確認された。
２の先端径は１０〜１５ｎｍであることから、ほぼカー
ボンナノチューブ２２の先端径によって分解能が決定さ
れていることが確認された。
【００８４】本例の近接場光学顕微鏡では、発光粒子２
１を内包したカーボンナノチューブ２２を加工すること
なしにそのままプローブの先端に用いることができるた
め、従来用いられてきたファイバーの先鋭化が必要な
く、安価に近接場光学顕微鏡を作製できる。また直径１
０ｎｍ以下のカーボンナノチューブも容易に合成できる
ことから、より細いカーボンナノチューブを用いたプロ
ーブを使用することによって高分解能の近接場光学顕微
鏡を実現できる。更にプローブ自体から発光するため、
励起光の強度によって近接場光の強度を変えることがで
き、近接場光学顕微鏡の高感度化と高分解能を両立でき
る。 ＜実施形態５＞本発明の近接場光用のプローブを用いた
ＤＶＤの情報記録再生方式の一例を図８に示す。発光素
子２１を内包した多層カーボンナノチューブ２２からな
るプローブ（プローブの構造は図１と同様）２０を、各
プローブ２０の間隔が２０μｍとなるように２０行×２
０列のアレイ（アレイ化したプローブを符号２０Ａで示
す）にして、相変化型のＤＶＤ−ＲＡＭの表面に接触さ
せた。
１を内包したカーボンナノチューブ２２を加工すること
なしにそのままプローブの先端に用いることができるた
め、従来用いられてきたファイバーの先鋭化が必要な
く、安価に近接場光学顕微鏡を作製できる。また直径１
０ｎｍ以下のカーボンナノチューブも容易に合成できる
ことから、より細いカーボンナノチューブを用いたプロ
ーブを使用することによって高分解能の近接場光学顕微
鏡を実現できる。更にプローブ自体から発光するため、
励起光の強度によって近接場光の強度を変えることがで
き、近接場光学顕微鏡の高感度化と高分解能を両立でき
る。 ＜実施形態５＞本発明の近接場光用のプローブを用いた
ＤＶＤの情報記録再生方式の一例を図８に示す。発光素
子２１を内包した多層カーボンナノチューブ２２からな
るプローブ（プローブの構造は図１と同様）２０を、各
プローブ２０の間隔が２０μｍとなるように２０行×２
０列のアレイ（アレイ化したプローブを符号２０Ａで示
す）にして、相変化型のＤＶＤ−ＲＡＭの表面に接触さ
せた。
【００８５】プローブ２０上には半導体レーザー（図示
略）を設け、プローブ２０の裏面まで石英ファイバー
（図示略）で接続し、励起光をカーボンナノチューブ２
２に伝達できるようにしている。また、ＤＶＤ−ＲＡＭ
６０の裏面には、記録ピットからの透過光を検出する検
出器（受光素子）６１をアレイ化して設置した。
略）を設け、プローブ２０の裏面まで石英ファイバー
（図示略）で接続し、励起光をカーボンナノチューブ２
２に伝達できるようにしている。また、ＤＶＤ−ＲＡＭ
６０の裏面には、記録ピットからの透過光を検出する検
出器（受光素子）６１をアレイ化して設置した。
【００８６】最初に半導体レーザーの光強度を大きくし
て、ＤＶＤ−ＲＡＭ６０に書き込みを行った。本例のア
レイ化したプローブ２０Ａを用いることによって、４０
〜１００ｎｍのサイズの記録ピットが実現できた。次に
半導体レーザーの光強度を小さくし、アレイ化したプロ
ーブ２０Ａに照射すると、前記の記録ピットから信号が
検出され、ＤＶＤ−ＲＡＭ６０から情報再生が可能であ
った。
て、ＤＶＤ−ＲＡＭ６０に書き込みを行った。本例のア
レイ化したプローブ２０Ａを用いることによって、４０
〜１００ｎｍのサイズの記録ピットが実現できた。次に
半導体レーザーの光強度を小さくし、アレイ化したプロ
ーブ２０Ａに照射すると、前記の記録ピットから信号が
検出され、ＤＶＤ−ＲＡＭ６０から情報再生が可能であ
った。
【００８７】今回実現できた記録ピットの大きさは可視
光の波長よりも十分小さく、近接場光によって情報記録
再生が行われたことが判る。なお使用した多層カーボン
ナノチューブ２２の先端径は３０ｎｍ程度であることか
ら、より細いカーボンナノチューブを用いることによっ
て情報の記録密度を著しく改善できる期待がある。
光の波長よりも十分小さく、近接場光によって情報記録
再生が行われたことが判る。なお使用した多層カーボン
ナノチューブ２２の先端径は３０ｎｍ程度であることか
ら、より細いカーボンナノチューブを用いることによっ
て情報の記録密度を著しく改善できる期待がある。
【００８８】本例の光メモリへの情報記録・再生方式に
おいては、発光粒子２１を内包したカーボンナノチュー
ブ２２を加工することなしにそのままプローブの先端に
用いることができる。現在得られている最小のカーボン
ナノチューブ直径は０．７ｎｍであるので、このカーボ
ンナノチューブに発光粒子を内包させることにより、１
Ｔｂｉｔ／ｉｎ2 以上の情報密度も期待できる。
おいては、発光粒子２１を内包したカーボンナノチュー
ブ２２を加工することなしにそのままプローブの先端に
用いることができる。現在得られている最小のカーボン
ナノチューブ直径は０．７ｎｍであるので、このカーボ
ンナノチューブに発光粒子を内包させることにより、１
Ｔｂｉｔ／ｉｎ2 以上の情報密度も期待できる。
【００８９】なお、本例では、光メモリへの情報記録、
光メモリからの情報再生を近接場光によって行ったが、
本発明は上記の方式に限定されるわけではなく、どちら
か一方のみを本発明のプローブで行っても良く、また光
メモリからの散乱光や反射光を検出する方式でも構わな
い。
光メモリからの情報再生を近接場光によって行ったが、
本発明は上記の方式に限定されるわけではなく、どちら
か一方のみを本発明のプローブで行っても良く、また光
メモリからの散乱光や反射光を検出する方式でも構わな
い。
【００９０】
【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、先端に
励起により発光する発光粒子を内包したナノチューブを
保持しているので、ナノチューブに内包された発光粒子
からのフォトルミネセンスやエレクトロルミネッセンス
を、ナノチューブの先端から取り出すことによって近接
場光を容易に得ることができる。そのため、従来用いら
れてきたファイバー先鋭化での複雑で高コストなプロセ
スを回避でき、安価にプローブを作製できる。また極細
のナノチューブが容易に得られることから、これらのナ
ノチューブに発光粒子を内包させることにより、光ファ
イバーを先鋭化した従来のプローブよりも高分解能のプ
ローブが実現できる。
励起により発光する発光粒子を内包したナノチューブを
保持しているので、ナノチューブに内包された発光粒子
からのフォトルミネセンスやエレクトロルミネッセンス
を、ナノチューブの先端から取り出すことによって近接
場光を容易に得ることができる。そのため、従来用いら
れてきたファイバー先鋭化での複雑で高コストなプロセ
スを回避でき、安価にプローブを作製できる。また極細
のナノチューブが容易に得られることから、これらのナ
ノチューブに発光粒子を内包させることにより、光ファ
イバーを先鋭化した従来のプローブよりも高分解能のプ
ローブが実現できる。
【００９１】請求項２に記載の発明によれば、ナノチュ
ーブがカーボンナノチューブからなるため、アーク放電
法、レーザーアブレーション法、ＣＶＤ法によって先端
径が０．７〜５０ｎｍ程度のナノチューブを容易に得る
ことができる。
ーブがカーボンナノチューブからなるため、アーク放電
法、レーザーアブレーション法、ＣＶＤ法によって先端
径が０．７〜５０ｎｍ程度のナノチューブを容易に得る
ことができる。
【００９２】請求項３に記載の発明によれば、ナノチュ
ーブの側面が遮光層で被覆されているため、ナノチュー
ブの側面からフォトルミネセンスやエレクトロルミネッ
センスによる伝搬光が発生せず、その結果、ナノチュー
ブ先端から近接場光のバックグラウンド光を低減でき、
プローブの分解能が向上する。
ーブの側面が遮光層で被覆されているため、ナノチュー
ブの側面からフォトルミネセンスやエレクトロルミネッ
センスによる伝搬光が発生せず、その結果、ナノチュー
ブ先端から近接場光のバックグラウンド光を低減でき、
プローブの分解能が向上する。
【００９３】請求項４に記載の発明によれば、内包され
た発光粒子が金属カーバイトであるから、陽極である炭
素電極に前記の金属カーバイトを構成する金属を含有さ
せ、陰極との間でアーク放電を起こすことにより、金属
カーバイトを内包したカーボンナノチューブを作製する
ことができる。そのため、空気中では酸化を受けやすく
不安定な金属カーバイトを、カーボンナノチューブの中
に内包でき、内包された金属カーバイトはグラファイト
シートで被覆されているので、空気中でも酸化されず安
定である。また、発光粒子がカーボンナノチューブ合成
時に同時に作製できるので、事前に発光粒子を合成する
必要がなく、プロセスコストを抑えることができる。
た発光粒子が金属カーバイトであるから、陽極である炭
素電極に前記の金属カーバイトを構成する金属を含有さ
せ、陰極との間でアーク放電を起こすことにより、金属
カーバイトを内包したカーボンナノチューブを作製する
ことができる。そのため、空気中では酸化を受けやすく
不安定な金属カーバイトを、カーボンナノチューブの中
に内包でき、内包された金属カーバイトはグラファイト
シートで被覆されているので、空気中でも酸化されず安
定である。また、発光粒子がカーボンナノチューブ合成
時に同時に作製できるので、事前に発光粒子を合成する
必要がなく、プロセスコストを抑えることができる。
【００９４】請求項５に記載の発明によれば、内包され
た発光粒子がナノチューブに伝達された光によって励起
されて近接場光を発生するため、自己発光型のプローブ
を実現できる。そのため励起光の強度によって近接場光
の強度を変えることができ、プローブの高感度化と高分
解能を両立できる。
た発光粒子がナノチューブに伝達された光によって励起
されて近接場光を発生するため、自己発光型のプローブ
を実現できる。そのため励起光の強度によって近接場光
の強度を変えることができ、プローブの高感度化と高分
解能を両立できる。
【００９５】請求項６に記載の発明によれば、内包され
た発光粒子がナノチューブに印加された電界によって励
起されて近接場光を発生するため、自己発光型のプロー
ブを実現できる。そのため電界強度によって近接場光の
強度を変えることができ、プローブの高感度化と高分解
能を両立できる。
た発光粒子がナノチューブに印加された電界によって励
起されて近接場光を発生するため、自己発光型のプロー
ブを実現できる。そのため電界強度によって近接場光の
強度を変えることができ、プローブの高感度化と高分解
能を両立できる。
【００９６】請求項７に記載の発明によれば、ナノチュ
ーブ先端を開環し、その後、毛管吸引によって発光粒子
をナノチューブの中に内包させるので、ｎｍオーダーに
微粒子化できる材料であれば、ほぼ全ての発光材料をナ
ノチューブに内包できる。その結果、発光粒子を選択す
ることによって近接場光の波長を任意に選ぶことが可能
となる。また、発光粒子を内包させるプロセス全てを簡
単な湿式プロセスで行えることから、ナノチューブの合
成装置があれば、発光粒子を内包したナノチューブを簡
単に得ることができ、プローブを安価に製造することが
できる。
ーブ先端を開環し、その後、毛管吸引によって発光粒子
をナノチューブの中に内包させるので、ｎｍオーダーに
微粒子化できる材料であれば、ほぼ全ての発光材料をナ
ノチューブに内包できる。その結果、発光粒子を選択す
ることによって近接場光の波長を任意に選ぶことが可能
となる。また、発光粒子を内包させるプロセス全てを簡
単な湿式プロセスで行えることから、ナノチューブの合
成装置があれば、発光粒子を内包したナノチューブを簡
単に得ることができ、プローブを安価に製造することが
できる。
【００９７】請求項８に記載の発明によれば、内包され
た発光粒子が金属カーバイトであって、陽極である炭素
電極に前記の金属カーバイトを構成する金属を含有さ
せ、陰極との間でアーク放電を起こすことにより、金属
カーバイトを内包したカーボンナノチューブを作製する
ので、空気中では酸化を受けやすく不安定な金属カーバ
イトを、カーボンナノチューブの中に内包させることが
でき、内包された金属カーバイトはグラファイトシート
で被覆されていることから、空気中でも酸化されない安
定な構造を提供できる。また、発光粒子がカーボンナノ
チューブ合成時に同時に作製できるので、事前に発光粒
子を合成する必要がなく、プロセスコストを抑えること
ができる。
た発光粒子が金属カーバイトであって、陽極である炭素
電極に前記の金属カーバイトを構成する金属を含有さ
せ、陰極との間でアーク放電を起こすことにより、金属
カーバイトを内包したカーボンナノチューブを作製する
ので、空気中では酸化を受けやすく不安定な金属カーバ
イトを、カーボンナノチューブの中に内包させることが
でき、内包された金属カーバイトはグラファイトシート
で被覆されていることから、空気中でも酸化されない安
定な構造を提供できる。また、発光粒子がカーボンナノ
チューブ合成時に同時に作製できるので、事前に発光粒
子を合成する必要がなく、プロセスコストを抑えること
ができる。
【００９８】請求項９に記載の発明によれば、請求項１
〜６の記載の近接場光を発生するプローブを搭載してい
るため、発光粒子を内包したナノチューブを加工するこ
となしに、そのままプローブの先端に用いることがで
き、近接場光学顕微鏡をより安価に作製できる。また、
極細のナノチューブを用いたプローブを使用することに
よって、従来のファイバーを先鋭化したプローブを用い
た近接場光学顕微鏡よりも高分解能を実現できる。
〜６の記載の近接場光を発生するプローブを搭載してい
るため、発光粒子を内包したナノチューブを加工するこ
となしに、そのままプローブの先端に用いることがで
き、近接場光学顕微鏡をより安価に作製できる。また、
極細のナノチューブを用いたプローブを使用することに
よって、従来のファイバーを先鋭化したプローブを用い
た近接場光学顕微鏡よりも高分解能を実現できる。
【００９９】請求項１０に記載の発明によれば、請求項
１〜６の記載の近接場光を発生するプローブを用いて、
光メモリへの情報記録ないし光メモリからの情報再生の
少なくても一方を行っているので、情報密度の改善が可
能となる。特に極細いナノチューブに発光粒子を内包さ
せることによって、１Ｔｂｉｔ／ｉｎ2以上の情報密度
も期待できる。
１〜６の記載の近接場光を発生するプローブを用いて、
光メモリへの情報記録ないし光メモリからの情報再生の
少なくても一方を行っているので、情報密度の改善が可
能となる。特に極細いナノチューブに発光粒子を内包さ
せることによって、１Ｔｂｉｔ／ｉｎ2以上の情報密度
も期待できる。
【図１】 本発明の実施形態のプローブを示す図であ
る。
る。
【図２】 発光粒子を内包したカーボンナノチューブの
構造例を示す図である。
構造例を示す図である。
【図３】 本発明のプローブの作製方法の一例を示す説
明図である。
明図である。
【図４】 本発明のプローブの作製方法の別の例を示す
説明図である。
説明図である。
【図５】 本発明の別の実施形態のプローブを示す図で
ある。
ある。
【図６】 本発明の更に別の実施形態のプローブを示す
図である。
図である。
【図７】 本発明の近接場光学顕微鏡の一例を示す図で
ある。
ある。
【図８】 本発明のプローブを用いた光メモリの情報記
録再生方式の一例の説明図である。
録再生方式の一例の説明図である。
【図９】 従来の自己発光型プローブの一例を示す図で
ある。
ある。
【図１０】 従来の自己発光型プローブの別の例を示す
図である。
図である。
２０，３０，４０…プローブ ２１…発光粒子 ２２…カーボンナノチューブ
Claims (10)
- 【請求項１】 近接場光を発生するプローブにおいて、
先端に励起により発光する粒子を内包したナノチューブ
を保持したことを特徴とする近接場光用のプローブ。 - 【請求項２】 前記ナノチューブがカーボンナノチュー
ブからなることを特徴とする請求項１に記載の近接場光
用のプローブ。 - 【請求項３】 前記ナノチューブが、側面を遮光層で被
覆された構造を有することを特徴とする請求項１または
２に記載の近接場光用のプローブ。 - 【請求項４】 前記発光粒子が金属カーバイトであるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の近接場
光用のプローブ。 - 【請求項５】 前記発光粒子が、ナノチューブに伝達さ
れた光によって励起されて近接場光を発生するものとさ
れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載の近接場光用のプローブ。 - 【請求項６】 前記発光粒子が、ナノチューブに印加さ
れた電界によって励起されて近接場光を発生するものと
されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
記載の近接場光用のプローブ。 - 【請求項７】 請求項１に記載のプローブの作製方法に
おいて、ナノチューブの先端を開環し、その後、毛管吸
引によって発光粒子をナノチューブの中に内包させるこ
とを特徴とする近接場光用のプローブの作製方法。 - 【請求項８】 請求項４に記載のプローブの作製方法に
おいて、陽極である炭素電極に前記金属カーバイトを構
成する金属を含有させ、陰極との間でアーク放電を起こ
すことにより、金属カーバイトを内包したカーボンナノ
チューブを作製することを特徴とする近接場光用のプロ
ーブの作製方法。 - 【請求項９】 請求項１〜６のいずれかに記載のプロー
ブを搭載したことを特徴とする近接場光学顕微鏡。 - 【請求項１０】 請求項１〜６のいずれかに記載のプロ
ーブを用いて、光メモリへの情報記録ないし光メモリか
らの情報再生の少なくとも一方を行うことを特徴とする
光メモリの情報記録再生方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001071703A JP4437619B2 (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | 近接場光用のプローブ及びその作製方法、並びに近接場光学顕微鏡、光メモリの情報記録再生方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001071703A JP4437619B2 (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | 近接場光用のプローブ及びその作製方法、並びに近接場光学顕微鏡、光メモリの情報記録再生方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002267590A true JP2002267590A (ja) | 2002-09-18 |
| JP4437619B2 JP4437619B2 (ja) | 2010-03-24 |
Family
ID=18929392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001071703A Expired - Fee Related JP4437619B2 (ja) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | 近接場光用のプローブ及びその作製方法、並びに近接場光学顕微鏡、光メモリの情報記録再生方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4437619B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003315240A (ja) * | 2002-04-18 | 2003-11-06 | Nec Corp | ナノチューブ、近接場光検出装置および近接場光検出方法 |
| WO2008111390A1 (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-18 | Hitachi, Ltd. | 走査プローブ顕微鏡およびこれを用いた試料の観察方法 |
| JP2008256672A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-10-23 | Hitachi Ltd | 走査プローブ顕微鏡およびこれを用いた試料の観察方法 |
| WO2009110157A1 (ja) | 2008-03-05 | 2009-09-11 | 株式会社日立製作所 | 走査プローブ顕微鏡およびこれを用いた試料の観察方法 |
| JP2010197208A (ja) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Hitachi Ltd | 走査プローブ顕微鏡およびこれを用いた試料の観察方法 |
| JP2016117149A (ja) * | 2014-09-22 | 2016-06-30 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | ナノチューブ粒子デバイス及びそれを用いた方法 |
| US9417262B2 (en) | 2013-01-25 | 2016-08-16 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and sample observation method using same |
| JPWO2019176705A1 (ja) * | 2018-03-16 | 2021-12-02 | 学校法人慶應義塾 | 赤外分析装置、赤外分析チップ、及び赤外イメージングデバイス |
-
2001
- 2001-03-14 JP JP2001071703A patent/JP4437619B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003315240A (ja) * | 2002-04-18 | 2003-11-06 | Nec Corp | ナノチューブ、近接場光検出装置および近接場光検出方法 |
| US8695110B2 (en) | 2007-03-12 | 2014-04-08 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and sample observing method using the same |
| US8272068B2 (en) | 2007-03-12 | 2012-09-18 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and sample observing method using the same |
| WO2008111390A1 (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-18 | Hitachi, Ltd. | 走査プローブ顕微鏡およびこれを用いた試料の観察方法 |
| JP2008256672A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-10-23 | Hitachi Ltd | 走査プローブ顕微鏡およびこれを用いた試料の観察方法 |
| WO2009110157A1 (ja) | 2008-03-05 | 2009-09-11 | 株式会社日立製作所 | 走査プローブ顕微鏡およびこれを用いた試料の観察方法 |
| US8181268B2 (en) | 2008-03-05 | 2012-05-15 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and method of observing sample using the same |
| US8635710B2 (en) | 2008-03-05 | 2014-01-21 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and method of observing sample using the same |
| JP2009236895A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-10-15 | Hitachi Ltd | 走査プローブ顕微鏡およびこれを用いた試料の観察方法 |
| EP2267428A4 (en) * | 2008-03-05 | 2013-03-27 | Hitachi Ltd | RASTERSONDENMIKROSKOP AND METHOD FOR MONITORING A SAMPLE THEREFOR |
| EP2267428A1 (en) * | 2008-03-05 | 2010-12-29 | Hitachi Ltd. | Scanning probe microscope and method of observing sample using the same |
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| US8407811B2 (en) | 2009-02-25 | 2013-03-26 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and method of observing sample using the same |
| US9417262B2 (en) | 2013-01-25 | 2016-08-16 | Hitachi, Ltd. | Scanning probe microscope and sample observation method using same |
| US10112317B2 (en) | 2014-09-22 | 2018-10-30 | The Boeing Company | Nanotube particle device and method for using the same |
| JP2016117149A (ja) * | 2014-09-22 | 2016-06-30 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | ナノチューブ粒子デバイス及びそれを用いた方法 |
| US10780606B2 (en) | 2014-09-22 | 2020-09-22 | The Boeing Company | Nanotube particle device and method for using the same |
| JPWO2019176705A1 (ja) * | 2018-03-16 | 2021-12-02 | 学校法人慶應義塾 | 赤外分析装置、赤外分析チップ、及び赤外イメージングデバイス |
| JP7450930B2 (ja) | 2018-03-16 | 2024-03-18 | 慶應義塾 | 赤外分析装置、及び赤外イメージングデバイス |
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|---|---|
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