JP2006052122A - 炭素ナノチューブのマトリックス構造及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の炭素ナノチューブのマトリックス構造は基板、該基板の表面に形成された少なくとも一つの触媒塊、及び該触媒塊に成長された炭素ナノチューブのマトリックスを含み、該触媒塊の厚さは第一端部から第二端部へ漸進的に減らし、該第一端部から該第二端部への範囲中で、ある位置の厚さが好ましい厚さに寄って、該炭素ナノチューブのマトリックスは該好ましい厚さの位置から離れた方向へ曲がる。本発明は前記炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法も提供する。
【選択図】 図5
Description
「Self-oriented regular arrays of carbon nanotubes and their field emission properties」、Science、1999、第283巻、p. 512−514 「Synthesis of large arrays of well-aligned carbon nanotubes on glass」、Science、1998、第282巻、p. 1105〜1107 「Organized assembly of carbon nanotubes」、Nature、2002、第416巻、p. 495〜496 「Electric-field-directed growth of aligned single-walled carbon nanotubes」、Applied Physics Letters、2001、第79巻、p. 19
(1)基板を提供するステップ。
(2)該基板の表面に少なくとも一つの触媒塊を堆積し、該触媒塊の厚さは第一端部から第二端部へ漸進的薄くし、該第一端部から該第二端部への範囲中で、ある位置の厚さが好ましい厚さに寄るステップ。
(3)炭素源ガスを導入し、化学気相堆積法によって該触媒塊に炭素ナノチューブのマトリックスの成長し、該炭素ナノチューブのマトリックスは該好ましい厚さの位置から離れた方向へ曲がるステップ。
10、70 基板
20、60 触媒蒸発源
30、90 触媒層
31、91 触媒粒子
32、92 好ましい厚さ線
40、80 抵抗層
33、34、93、94、95、96 触媒塊
50、51、100、101、102、103 炭素ナノチューブのマトリックス
Claims (19)
- 基板、該基板の表面に形成された少なくとも一つの触媒塊、及び該触媒塊に成長された炭素ナノチューブのマトリックスを含み、該触媒塊の厚さは第一端部から第二端部へ漸進的に減少し、該第一端部から該第二端部への範囲中で、ある位置での厚さが好ましい厚さとされ、炭素ナノチューブのマトリックスは該好ましい厚さの位置から離れる方向へ曲がっていることを特徴とする炭素ナノチューブのマトリックス構造。
- 前記基板として多孔シリコン、ポリッシュウェハ、ガラス或は金属を選ばれることを特徴とする請求項1に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造。
- 前記触媒として鉄、コバルト、ニッケル或はその合金の一つを選ばれることを特徴とする請求項1に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造。
- 前記好ましい厚さは触媒に対して炭素ナノチューブの成長速度が最も大きいの位置の厚さであることを特徴とする請求項1に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造。
- 下記のステップを含む炭素ナノチューブの製造方法であって、
基板を準備するステップと、
該基板の表面に少なくとも一つの触媒塊を堆積し、ここで、該触媒塊の厚さは第一端部から第二端部へ漸進的に減少し、該第一端部から該第二端部への範囲内において、カーボンナノチューブを成長させるための最適な厚さを有するステップと、
炭化水素ガスを導入し、化学気相堆積法により該触媒塊に炭素ナノチューブのマトリックスの成長し、該炭素ナノチューブのマトリックスは該好ましい厚さの位置から離れる方向へ曲がるステップと、
を含むことを特徴とする炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。 - 前記触媒を空気雰囲気でアニールさせ、触媒塊をナノオーダーの触媒粒子に酸化して収縮することを特徴とする請求項5に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- 前記触媒として鉄、コバルト、ニッケル或はその合金の一つを選ばれることを特徴とする請求項6、或は7のいずれか一項に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- 前記触媒塊は薄い側の端部の厚さが1〜10nmであり、厚い側の端部の厚さが5〜20nmであることを特徴とする請求項5、6或は7のいずれか一項に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- 前記基板として多孔シリコン、ポリッシュウェハ、ガラス或は金属が選ばれることを特徴とする請求項5に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- 前記触媒塊は熱蒸発法、或はビーム蒸発法で前記基板に堆積することを特徴とする請求項5に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- 前記触媒蒸発源は直線型蒸発源であることを特徴とする請求項10に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- 前記触媒蒸発源は点蒸発源であり、触媒塊を堆積する際、点蒸発源と基板との少なくとも一方は他方に対して直線に移動して触媒を該基板に堆積させることを特徴とする請求項10に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- 前記触媒蒸発源は固定点蒸発源であり、基板を偏心した軸の回りに回転させて触媒を該基板に堆積させることを特徴とする請求項10に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- 前記触媒を堆積する際、一定の厚さの抵抗層を用いて触媒塊を第一端部から第二端部へ漸進的に薄くすることを特徴とする請求項10、11、12或は13のいずれか一項に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- 前記触媒を堆積する際、一定の厚さのステンシルマスクを用いて複数の触媒塊を形成して触媒塊を第一端部から第二端部へ漸進的に薄くすることを特徴とする請求項10、11或は12のいずれか一項に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- 前記触媒を堆積する際、厚薄の層を組み合わせたステンシル抵抗層を合せて触媒塊を第一端部から第二端部へ漸進的に薄くすることを特徴とする請求項10、11或は12のいずれか一項に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- 下記のステップを含む前記好ましい厚さの確定方法であって、
抵抗層を用いてシリコン基板に触媒を堆積し、厚さが漸進的に変化した触媒層を形成されるステップと、
所定の条件下で化学気相堆積法により炭素ナノチューブのマトリックスを成長するステップと、
走査型電子顕微鏡で成長した炭素ナノチューブの最高な位置を観測し、該最高な位置の触媒層の厚さを該予定の条件下での好ましい厚さと決定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項5に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。 - 前記触媒塊に触媒パターンを形成することを特徴とする請求項5に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
- フォトリソグラフィ法により触媒パターンを形成することを特徴とする請求項18に記載の炭素ナノチューブのマトリックス構造の製造方法。
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