JP2006315882A - Carbon nanotube assembly and method for producing the same - Google Patents

Carbon nanotube assembly and method for producing the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide carbon nanotube assemblies each having a new structure. <P>SOLUTION: A buffer layer composed of TiN is formed on an Si-substrate. Co nano-particles having particle diameters of ≤5 nm are deposited on the buffer layer by generating pulse arcs in a range of about 3-150 times by using pulse arc plasma at a vacuum degree of 1×10<SP>-5</SP>Torr. Thereafter, carbon nanotubes are grown to form carbon nanotube assemblies assembled in a dotted form, each of which has a pyramid shape having a cone shape at its tip end and comprises carbon nanotubes having an average outer diameter of 4 nm and an average inner diameter of 3 nm are formed. These assemblies exhibit high electric field electron emitting efficiency. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、カーボンナノチューブ集合体とその製造方法に関する。   The present invention relates to an aggregate of carbon nanotubes and a method for producing the same.

従来より、カーボンナノチューブ等のカーボンナノ構造物質を、微小電子素子の導体や電界放出電極、電気配線、ミクロ構造物、高強度材料吸着材等として利用する研究が数多くなされている。   Conventionally, many studies have been made on the use of carbon nanostructured materials such as carbon nanotubes as conductors of microelectronic elements, field emission electrodes, electrical wiring, microstructures, high-strength material adsorbents, and the like.

このカーボンナノチューブは、グラファイトのシートが円筒状に丸まった形状を有し、シートが一重の単層カーボンナノチューブと、複数のシートが入れ子状に重なった多層カーボンナノチューブとに分類することができる。   This carbon nanotube has a shape in which a graphite sheet is rounded into a cylindrical shape, and can be classified into a single-walled carbon nanotube having a single sheet and a multi-walled carbon nanotube in which a plurality of sheets are nested.

下記特許文献1、2には、電子装置の各段間の配線にカーボンナノチューブを用いることが開示されている。カーボンナノチューブを形成する方法としては、特許文献1では、無電界メッキにより、ビアホールの底面に粒径0.4 〜20nmの遷移金属微粒子を基板上に形成して、これを触媒として、ビアホールに、プラズマCVD法などにより、カーボンナノチューブを成長させることが開示されている。   Patent Documents 1 and 2 below disclose the use of carbon nanotubes for wiring between each stage of an electronic device. As a method for forming carbon nanotubes, in Patent Document 1, transition metal fine particles having a particle diameter of 0.4 to 20 nm are formed on a bottom surface of a via hole by electroless plating, and this is used as a catalyst to form a via hole. It is disclosed that carbon nanotubes are grown by a plasma CVD method or the like.

また、下記特許文献2では、高アスペクト比のビアホールの底部に、カーボンナノチューブを選択的に形成する方法が開示されている。その方法は、レーザアブレーションにより金属微粒子を生成して、粒径を選別した後に、ビアホールの高さ方向に平行に、微粒子流を得て、ビアホールの底部に、粒径5nmのNiナノ粒子を堆積させて、これを触媒として、カーボンナノチューブを成長させる方法である。   Patent Document 2 below discloses a method for selectively forming carbon nanotubes at the bottom of a high aspect ratio via hole. In this method, after generating metal fine particles by laser ablation and selecting the particle size, a flow of fine particles is obtained parallel to the height direction of the via hole, and Ni nanoparticles having a particle size of 5 nm are deposited on the bottom of the via hole. Then, using this as a catalyst, the carbon nanotubes are grown.

また、下記特許文献3には、カーボンナノチューブを形成する方法ではないが、ヘリコンプラズマを用いたスパッタリングにより、Siの超微粒子薄膜を形成する方法が開示されている。   Further, Patent Document 3 below discloses a method of forming an ultrafine particle film of Si by sputtering using helicon plasma, although it is not a method of forming carbon nanotubes.

また、下記特許文献4には、尖塔形の多層カーボンナノチューブを複数、根元部を共通にして、放射状に集合させた鋭端多層カーボンナノチューブ放射状集合体が開示されている。
特開2005−72171 特開2005−22886 特開2002−167671 特開2003−206116
Patent Document 4 below discloses a radial aggregate of sharp end multi-walled carbon nanotubes in which a plurality of spire-shaped multi-walled carbon nanotubes are gathered radially with a common root portion.
JP-A-2005-72171 JP 2005-22886 JP 2002-167671 A JP 2003-206116 A

しかしながら、上記特許文献1、2のカーボンナノチューブは、平行に形成されており、配線として用いることができるが、電界放出電極として用いることはできない。また、上記特許文献4は、電界放出電極として用いることを開示しているが、この文献のカーボンナノチューブは、本質的には、層数が多い多層カーボンナノチューブで、先端を鋭端としたものである。
しかし、さらに、電界放出効果の高い他の構造体の開発が期待されている。
本発明は、従来の構造とは異なり、一層又は二層のカーボンナノチューブの複数が、それらの先端部で集合した形状とした今までに存在しない全く新規な構造のカーボンナノチューブ集合体である。
この構造体とすることで、一例として、電界放出効果を高くすることができ、他の分野への応用が期待される。
そこで、本発明の目的は、新規な構造のカーボンナノチューブ集合体を提供することである。
However, the carbon nanotubes of Patent Documents 1 and 2 are formed in parallel and can be used as wiring, but cannot be used as a field emission electrode. Moreover, although the said patent document 4 is disclosing using as a field emission electrode, the carbon nanotube of this literature is essentially a multi-walled carbon nanotube with many layers, and the tip is a sharp end. is there.
However, development of other structures having a high field emission effect is expected.
Unlike the conventional structure, the present invention is an aggregate of carbon nanotubes with a completely new structure that has never existed so far, in which a plurality of single-walled or double-walled carbon nanotubes are gathered together at their tips.
By using this structure, for example, the field emission effect can be enhanced, and application to other fields is expected.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a carbon nanotube aggregate having a novel structure.

請求項1の発明は、複数のカーボンナノチューブの先端部が錐形に集合したカーボンナノチューブ集合体である。
基体上に多数のカーボンナノチューブを成長させた場合には、各領域毎に、その領域に含まれるカーボンナノチューブの先端部が錐形に集合される。したがって、多数のカーボンナノチューブ集合体が形成されることになる。しかしながら、成長領域を制限することにより、カーボンナノチューブ集合体の数は制御できるし、集合された先端部が1つである1つのカーボンナノチューブ集合体も本件発明の範囲内である。
The invention of claim 1 is an aggregate of carbon nanotubes in which tips of a plurality of carbon nanotubes are aggregated in a cone shape.
When a large number of carbon nanotubes are grown on the substrate, the tips of the carbon nanotubes contained in each region are gathered in a conical shape for each region. Accordingly, a large number of carbon nanotube aggregates are formed. However, by limiting the growth region, the number of aggregates of carbon nanotubes can be controlled, and one aggregate of carbon nanotubes with one aggregated tip is within the scope of the present invention.

請求項2の発明は、カーボンナノチューブの先端部を除く部分は、基体に対して略垂直に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ集合体である。
すなわち、複数のカーボンナノチューブの根元や中間部は、基体に対して略垂直に形成され、相互に平行に形成されており、複数の各カーボンナノチューブの先端部が点状に集合されたものである。
The invention according to claim 2 is the carbon nanotube aggregate according to claim 1, wherein a portion of the carbon nanotube excluding the tip is formed substantially perpendicular to the substrate.
In other words, the roots and intermediate portions of the plurality of carbon nanotubes are formed substantially perpendicular to the substrate and are formed in parallel with each other, and the tip portions of the plurality of carbon nanotubes are gathered in a dot shape. .

請求項3の発明は、カーボンナノチューブは、単層又は二層であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のカーボンナノチューブ集合体である。
本発明では、集合体を構成する各カーボンナノチューブは、単層又は二層であることが特徴である。この構造により、先端部を点状に集合させることが容易となる。
A third aspect of the present invention is the carbon nanotube aggregate according to the first or second aspect, wherein the carbon nanotube is single-walled or double-walled.
The present invention is characterized in that each carbon nanotube constituting the aggregate is a single wall or a double wall. With this structure, it becomes easy to gather the tip portions in a dot shape.

請求項4の発明は、カーボンナノチューブは、基体上に形成された粒径が5nm以下の粒子状触媒により形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のカーボンナノチューブ集合体である。
基体上に形成された粒子状触媒を粒径5nm以下としたことが特徴である。この構成により、先端部を点状に集合させることが容易となる。
請求項5の発明は、カーボンナノチューブは、基体上に形成された粒径が2nm以上4nm以下の粒子状触媒により形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のカーボンナノチューブ集合体である。
この構成により、先端部を点状に集合させることが容易となる。
The invention of claim 4 is characterized in that the carbon nanotube is formed by a particulate catalyst having a particle diameter of 5 nm or less formed on a substrate. The aggregate of carbon nanotubes described in 1.
The particulate catalyst formed on the substrate is characterized by having a particle size of 5 nm or less. With this configuration, it is easy to gather the tip portions in a dot shape.
The invention of claim 5 is characterized in that the carbon nanotube is formed by a particulate catalyst having a particle diameter of 2 nm or more and 4 nm or less formed on a substrate. 2. The aggregate of carbon nanotubes according to item 1.
With this configuration, it is easy to gather the tip portions in a dot shape.

請求項6の発明は、粒子状触媒の密度は、1×1012/cm2〜5×1013/cm2であることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のカーボンナノチューブ集合体である。粒子状触媒の密度の望ましい範囲は、3×1012/cm2〜3×1013/cm2である。さらに望ましい範囲は、1×1013/cm2〜3×1013/cm2である。この望ましい範囲においては、高品質で、複数のカーボンナノチューブの先端部が錐形に集合したカーボンナノチューブ集合体を確実に得ることができる。
また、請求項7の発明は、カーボンナノチューブの直径は、2nm以上5nm以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項6に記載のカーボンナノチューブ集合体である。
また、請求項8の発明は、カーボンナノチューブの平均外径は4nm、平均内径は3nmであることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のカーボンナノチューブ集合体である。
The invention according to claim 6 is characterized in that the density of the particulate catalyst is 1 × 10 12 / cm 2 to 5 × 10 13 / cm 2. This is an aggregate of carbon nanotubes. A desirable range of the density of the particulate catalyst is 3 × 10 12 / cm 2 to 3 × 10 13 / cm 2 . A more desirable range is 1 × 10 13 / cm 2 to 3 × 10 13 / cm 2 . In this desirable range, a high-quality carbon nanotube aggregate in which the tip portions of a plurality of carbon nanotubes are gathered in a cone shape can be obtained with certainty.
The invention of claim 7 is the aggregate of carbon nanotubes according to claims 1 to 6, wherein the diameter of the carbon nanotube is 2 nm or more and 5 nm or less.
The invention according to claim 8 is the aggregate of carbon nanotubes according to any one of claims 1 to 7, wherein the carbon nanotube has an average outer diameter of 4 nm and an average inner diameter of 3 nm. .

請求項9の発明は、粒径が5nm以下の粒子状触媒を、1×1012/cm2〜5×1013/cm2の密度の範囲で基体に堆積し、その後、プラズマCVD法により、二層又は一層のカーボンナノチューブを成長させて、複数のカーボンナノチューブの先端部を錐形に集合させたカーボンナノチューブ集合体の製造方法である。粒子状触媒を粒径が5nm以下、密度を1×1012/cm2〜5×1013/cm2の範囲とすることで、複数のカーボンナノチューブの先端部を錐形に集合させることが可能となる。粒子状触媒の密度の望ましい範囲は、3×1012/cm2〜3×1013/cm2である。さらに粒子状触媒の密度の望ましい範囲は、1×1013/cm2〜3×1013/cm2である。
請求項10の発明は、粒子状触媒は、1×10-4Torr以下の真空度において、パルスアークプラズマにより生成されることを特徴とする請求項9に記載のカーボンナノチューブ集合体の製造方法である。
請求項11の発明は、粒子状触媒は、コバルト又はコバルト合金であることを特徴とする請求項9乃至請求項10に記載のカーボンナノチューブ集合体の製造方法である。
請求項12の発明は、パルスアークプラズマにより形成される粒子状触媒の基体の上方における気相密度を吸収分光により測定して、その測定された気相密度から、基体上に堆積される粒子状触媒の密度が所望の値になるようにパルスアークプラズマのパルス数を制御することを特徴とする請求項10又は請求項11に記載のカーボンナノチューブ集合体の製造方法である。
吸収分光の光源にはレーザやホローカソードランプを用いることができる。基体上に堆積された粒子状触媒の密度と、パルスアークプラズマにより雰囲気中に飛散した気相粒子状触媒の密度およびパルス数(一般的には、気相粒子状触媒密度×パルス数)との関係を予め測定しておく。そして、実際に粒子状触媒を基体上に堆積する場合には、気相粒子状触媒密度を吸収分光により測定し、基体上に粒子状触媒の所定の密度が得られるように、パルス数を制御する。これにより、基体上に粒子状触媒の所望の最適な密度を得ることができる。この時、パルス幅や、パルス電圧の大きさを制御するようにしても良い。
In the invention of claim 9, a particulate catalyst having a particle size of 5 nm or less is deposited on a substrate in a density range of 1 × 10 12 / cm 2 to 5 × 10 13 / cm 2 , and thereafter, by plasma CVD, This is a method for producing a carbon nanotube aggregate in which double-walled or single-walled carbon nanotubes are grown and the tips of a plurality of carbon nanotubes are gathered in a cone shape. By setting the particle size of the particulate catalyst to 5 nm or less and the density in the range of 1 × 10 12 / cm 2 to 5 × 10 13 / cm 2 , it is possible to collect the tip of multiple carbon nanotubes in a cone shape. It becomes. A desirable range of the density of the particulate catalyst is 3 × 10 12 / cm 2 to 3 × 10 13 / cm 2 . Furthermore, the desirable range of the density of the particulate catalyst is 1 × 10 13 / cm 2 to 3 × 10 13 / cm 2 .
The invention according to claim 10 is the method for producing an aggregate of carbon nanotubes according to claim 9, wherein the particulate catalyst is generated by pulsed arc plasma at a vacuum of 1 × 10 −4 Torr or less. is there.
The invention of claim 11 is the method for producing an aggregate of carbon nanotubes according to claims 9 to 10, wherein the particulate catalyst is cobalt or a cobalt alloy.
According to the invention of claim 12, the gas phase density above the substrate of the particulate catalyst formed by pulsed arc plasma is measured by absorption spectroscopy, and the particulate matter deposited on the substrate is determined from the measured gas phase density. 12. The method for producing a carbon nanotube aggregate according to claim 10, wherein the number of pulses of the pulse arc plasma is controlled so that the density of the catalyst becomes a desired value.
A laser or a hollow cathode lamp can be used as a light source for absorption spectroscopy. The density of the particulate catalyst deposited on the substrate and the density and number of pulses of the gas phase particulate catalyst scattered in the atmosphere by the pulsed arc plasma (generally, the density of the gas phase particulate catalyst x the number of pulses) The relationship is measured in advance. When the particulate catalyst is actually deposited on the substrate, the gas phase particulate catalyst density is measured by absorption spectroscopy, and the number of pulses is controlled so that a predetermined density of the particulate catalyst is obtained on the substrate. To do. Thereby, the desired optimum density of the particulate catalyst can be obtained on the substrate. At this time, the pulse width and the magnitude of the pulse voltage may be controlled.

プラズマCVDはカーボンナノチューブの原料ガスをプラズマ化してプラズマ雰囲気を形成し、基体上に堆積された粒子状触媒を用いて、カーボンナノチューブを基体上に成長させる方法である。プラズマ雰囲気とは、当該雰囲気を構成する物質の少なくとも一部が電離した状態(すなわち、原子や分子のイオンや電子などの荷電粒子や、原子や分子のラジカルなどの中性粒子などが混在した状態( プラズマ化した状態)) にある雰囲気をいう。   Plasma CVD is a method in which a raw material gas of carbon nanotubes is turned into plasma to form a plasma atmosphere, and carbon nanotubes are grown on the substrate using a particulate catalyst deposited on the substrate. A plasma atmosphere is a state in which at least a part of the material that constitutes the atmosphere is ionized (that is, a state in which charged particles such as atoms and molecules, ions and electrons, and neutral particles such as atoms and molecules are mixed) (Plasmaized state))).

請求項1、2の発明では、複数のカーボンナノチューブの先端部が錐形に集合したカーボンナノチューブ集合体としたことにより、電界放出電極に用いた場合には、その先端部からの電界電子放出効率が向上する。また、多数のカーボンナノチューブを点状に集合させていることから、その電界放出電極の機械的な強度が向上する。
請求項3の発明は、カーボンナノチューブは、単層又は二層であることから、各カーボンナノチューブの電気的特性が均一となり、特性が均一のカーボンナノチューブ集合体を得ることができる。
According to the first and second aspects of the invention, the carbon nanotube aggregate in which the tip portions of a plurality of carbon nanotubes are gathered in a conical shape makes it possible to use the field electron emission efficiency from the tip portion when used for a field emission electrode. Will improve. In addition, since a large number of carbon nanotubes are gathered in the form of dots, the mechanical strength of the field emission electrode is improved.
According to the invention of claim 3, since the carbon nanotubes are single-walled or double-walled, the electrical characteristics of each carbon nanotube are uniform, and a carbon nanotube aggregate with uniform characteristics can be obtained.

請求項4の発明は、カーボンナノチューブは、基体上に形成された粒径が5nm以下の粒子状触媒により形成することで、単層又は二層のカーボンナノチューブとすることができる。各カーボンナノチューブの外径を5nm以下にすることができ、先端部を点状に集合させることができる。
請求項5の発明は、カーボンナノチューブを、基体上に形成された粒径が2nm以上4nm以下の粒子状触媒により形成したことにより、各カーボンナノチューブの単層又は二層の割合を高くすることができ、先端部が点状に集合したカーボンナノチューブ集合体の電気的特性を均一にすることができる。
In the invention of claim 4, the carbon nanotube can be formed into a single-walled carbon nanotube or a double-walled carbon nanotube by forming it with a particulate catalyst having a particle diameter of 5 nm or less formed on the substrate. The outer diameter of each carbon nanotube can be made 5 nm or less, and the tips can be assembled in a dot shape.
In the invention of claim 5, by forming the carbon nanotubes with a particulate catalyst having a particle size of 2 nm or more and 4 nm or less formed on the substrate, the ratio of single-walled or double-walled carbon nanotubes can be increased. In addition, it is possible to make the electrical characteristics of the aggregate of carbon nanotubes whose tips are gathered in a dot shape uniform.

請求項6の発明は、粒子状触媒の密度は、1×1012/cm2〜5×1013/cm2とすることで、先端部を点状に集合させることができる。ターゲットと基板との距離を調整することで、複数のカーボンナノチューブの先端部が錐形に集合したカーボンナノチューブ集合体を形成することが可能となる。望ましくは、3×1012/cm2〜3×1013/cm2である。さらに、望ましくは、1×1013/cm2〜3×1013/cm2である。この範囲の時には、確実に、先端部を点状に集合させることができる。
また、請求項7の発明は、カーボンナノチューブの直径は、2nm以上5nm以下とすることで、各カーボンナノチューブの単層又は二層の割合を高くすることができ、先端部が点状に集合したカーボンナノチューブ集合体の電気的特性を均一にすることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, the density of the particulate catalyst is 1 × 10 12 / cm 2 to 5 × 10 13 / cm 2 , so that the tip portion can be assembled in a dot shape. By adjusting the distance between the target and the substrate, it is possible to form a carbon nanotube aggregate in which tips of a plurality of carbon nanotubes are aggregated in a cone shape. Desirably, it is 3 × 10 12 / cm 2 to 3 × 10 13 / cm 2 . Further, it is desirably 1 × 10 13 / cm 2 to 3 × 10 13 / cm 2 . In this range, the tips can be surely assembled in a dot shape.
In the invention of claim 7, the diameter of the carbon nanotubes is 2 nm or more and 5 nm or less, so that the ratio of single-walled or double-walled carbon nanotubes can be increased, and the tips are gathered in a dot-like manner. The electrical characteristics of the carbon nanotube aggregate can be made uniform.

請求項9の発明では、粒径が5nm以下の粒子状触媒を、1×1012/cm2〜5×1013/cm2の密度の範囲で基板に堆積し、その後、プラズマCVD法により、二層又は一層のカーボンナノチューブを成長させることにより、複数のカーボンナノチューブの先端部を錐形に集合させたカーボンナノチューブ集合体を製造することができる。粒子状触媒の径が大きくなる程、多層となり、粒径が小さい程、単層となる。本発明では、二層以下とすると、先端が集合したピラミッド形状のカーボンナノチューブ集合体が製造し易くなる。
この方法により、先端部が点状に集合したカーボンナノチューブ集合体を容易且つ均質に製造することができる。粒子状触媒の密度が1×1012/cm2〜5×1013/cm2の範囲の場合には、ターゲットと基板との距離を調整することで、複数のカーボンナノチューブの先端部が錐形に集合したカーボンナノチューブ集合体を形成することが可能となる。望ましくは、3×1012/cm2〜3×1013/cm2である。さらに、望ましくは、1×1013/cm2〜3×1013/cm2である。この範囲の時には、確実に、先端部を点状に集合させることができる。
In the invention of claim 9, a particulate catalyst having a particle size of 5 nm or less is deposited on a substrate in a density range of 1 × 10 12 / cm 2 to 5 × 10 13 / cm 2 , and then by plasma CVD, By growing double-layer or single-layer carbon nanotubes, it is possible to produce a carbon nanotube aggregate in which tips of a plurality of carbon nanotubes are aggregated in a cone shape. The larger the diameter of the particulate catalyst, the more multilayered, and the smaller the particle diameter, the single layer. In the present invention, when the number of layers is two or less, it becomes easy to produce a carbon nanotube aggregate having a pyramid shape with aggregated tips.
By this method, an aggregate of carbon nanotubes whose tips are gathered in a dot shape can be easily and uniformly produced. When the density of the particulate catalyst is in the range of 1 × 10 12 / cm 2 to 5 × 10 13 / cm 2 , the tips of the plurality of carbon nanotubes are conical by adjusting the distance between the target and the substrate. It becomes possible to form an aggregate of carbon nanotubes assembled together. Desirably, it is 3 × 10 12 / cm 2 to 3 × 10 13 / cm 2 . Further, it is desirably 1 × 10 13 / cm 2 to 3 × 10 13 / cm 2 . In this range, the tips can be surely assembled in a dot shape.

また、請求項10の発明では、粒子状触媒が、1×10-4Torr以下の真空度において、パルスアークプラズマにより生成されることで、粒子状触媒の粒径を5nm以下とすることができ、各カーボンナノチューブを単層又は二層として、その先端を点状に集合させることが可能となる。
また、請求項11の発明では、粒子状触媒を、コバルト又はコバルト合金としたことにより、先端部が点状に集合したカーボンナノチューブ集合体を均質且つ高速に製造することが可能となる。
また、請求項12の発明によると、基体の上方における粒子状触媒の気相密度を吸収分光により測定して、その測定値からパルス数を制御しているので、基体上に堆積される粒子状触媒の密度を正確に制御することが可能となり、高品質のカーボンナノチューブを製造することができる。
In the invention of claim 10, the particle size of the particulate catalyst can be reduced to 5 nm or less by being generated by pulsed arc plasma at a vacuum degree of 1 × 10 −4 Torr or less. Each carbon nanotube can be made into a single layer or a double layer, and the tips thereof can be assembled in a dot shape.
In the invention of claim 11, by using cobalt or a cobalt alloy as the particulate catalyst, it becomes possible to produce a carbon nanotube aggregate in which the tip portions are gathered in a dot shape uniformly and at high speed.
According to the invention of claim 12, since the gas phase density of the particulate catalyst above the substrate is measured by absorption spectroscopy, and the number of pulses is controlled from the measured value, the particulate matter deposited on the substrate The density of the catalyst can be accurately controlled, and high-quality carbon nanotubes can be produced.

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書において特に言及している内容以外の技術的事項であって本発明の実施に必要な事項は、従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書によって開示されている技術内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. It should be noted that technical matters other than the contents particularly mentioned in the present specification and necessary for the implementation of the present invention can be grasped as design matters of those skilled in the art based on the prior art. The present invention can be implemented based on the technical contents disclosed in the present specification and the common general technical knowledge in the field.

カーボンナノチューブの製造に用いる原料物質としては、少なくとも炭素を構成元素とする種々の物質を選択することができる。炭素とともに原料物質を構成し得る元素の例としては、水素、フッ素、塩素、臭素、窒素、酸素等から選択される一種または二種以上が挙げられる。好ましい原料物質としては、実質的に炭素と水素から構成される原料物質、実質的に炭素とフッ素から構成される原料物質、実質的に炭素と水素とフッ素から構成される原料物質が例示される。飽和または不飽和のハイドロカーボン(例えばCH4 、C22)、フルオロカーボン(例えばC26)、フルオロハイドロカーボン(例えばCHF3 )等を好ましく用いることができる。直鎖状、分岐状、環状のいずれの分子構造のものも使用可能である。通常は、常温常圧において気体状態を呈する原料物質(原料ガス)を用いることが好ましい。原料物質として一種類の物質のみを用いてもよく、二種以上の物質を任意の割合で用いてもよい。使用する原料物質の種類(組成)は、カーボンナノチューブの製造段階(例えば成長過程)の全体を通じて一定としても良く、製造段階に応じて異なるようにしても良い。目的とするカーボンナノ構造体の性状および/または特性(例えば電気的特性)に応じて、使用する原料物質の種類(組成)や供給方法等を適宜選択することができる。 As a raw material used for the production of carbon nanotubes, various materials having at least carbon as a constituent element can be selected. Examples of elements that can form the raw material together with carbon include one or more selected from hydrogen, fluorine, chlorine, bromine, nitrogen, oxygen, and the like. Examples of preferable source materials include source materials substantially composed of carbon and hydrogen, source materials substantially composed of carbon and fluorine, and source materials substantially composed of carbon, hydrogen and fluorine. . A saturated or unsaturated hydrocarbon (for example, CH 4 , C 2 H 2 ), a fluorocarbon (for example, C 2 F 6 ), a fluoro hydrocarbon (for example, CHF 3 ), or the like can be preferably used. A linear, branched or cyclic molecular structure can be used. Usually, it is preferable to use a source material (source gas) that exhibits a gaseous state at normal temperature and pressure. Only one type of material may be used as the source material, or two or more types of materials may be used in any proportion. The type (composition) of the raw material to be used may be constant throughout the manufacturing process (for example, the growth process) of the carbon nanotubes, or may be different depending on the manufacturing process. Depending on the properties and / or characteristics (eg, electrical characteristics) of the target carbon nanostructure, the type (composition) of the raw material used, the supply method, and the like can be selected as appropriate.

ラジカル源物質としては、少なくとも水素を構成元素とする物質を好ましく用いることができる。常温常圧において気体状態を呈するラジカル源物質(ラジカル源ガス)を用いることが好ましい。特に好ましいラジカル源物質は水素ガス(H2 )である。また、ハイドロカーボン(CH4 等)のように、分解によりHラジカルを生成し得る物質をラジカル源物質として用いることも可能である。ラジカル源物質として一種類の物質のみを用いてもよく、二種以上の物質を任意の割合で用いてもよい。 As the radical source material, a material having at least hydrogen as a constituent element can be preferably used. It is preferable to use a radical source material (radical source gas) that exhibits a gaseous state at normal temperature and pressure. A particularly preferred radical source material is hydrogen gas (H 2 ). In addition, a substance that can generate H radicals by decomposition, such as hydrocarbon (CH 4 or the like), can be used as the radical source substance. Only one type of material may be used as the radical source material, or two or more types of materials may be used in any proportion.

製造方法の一つの好ましい態様では、原料物質を反応室内でプラズマ化することによって該プラズマ雰囲気を形成する。あるいは、反応室の外部で原料物質をプラズマ化し、そのプラズマを反応室に導入して該反応室内にプラズマ雰囲気を形成してもよい。
そのプラズマ雰囲気中に、該雰囲気の外部からラジカルを注入することが望ましい。反応室を形成するチャンバーの外部のラジカル発生室でラジカル源物質を分解してラジカルを生成し、それを反応室内のプラズマ雰囲気中に注入することが好ましい。あるいは、反応室と同一チャンバー内のラジカル発生室であってプラズマ雰囲気の外部でラジカル源物質を分解し、これにより生成したラジカルをプラズマ雰囲気中に注入してもよい。要は、原料物質のプラズマにより成膜したり処理したりする加工領域とは、異なる領域でラジカルを生成して、このラジカルのみを加工領域に注入して、成膜や処理を制御してカーボンナノチューブを成長させても良い。
In one preferable embodiment of the manufacturing method, the plasma atmosphere is formed by converting the raw material into plasma in the reaction chamber. Alternatively, the source material may be converted into plasma outside the reaction chamber, and the plasma may be introduced into the reaction chamber to form a plasma atmosphere in the reaction chamber.
It is desirable to inject radicals into the plasma atmosphere from the outside of the atmosphere. It is preferable to generate radicals by decomposing radical source materials in a radical generation chamber outside the chamber forming the reaction chamber, and to inject it into a plasma atmosphere in the reaction chamber. Alternatively, the radical generation material in the same chamber as the reaction chamber may be decomposed outside the plasma atmosphere, and radicals generated thereby may be injected into the plasma atmosphere. In short, radicals are generated in a region different from the processing region where film formation or processing is performed with the plasma of the raw material, and only this radical is injected into the processing region to control the film formation and processing and thereby carbon. Nanotubes may be grown.

ラジカル源物質からラジカルを生成する好ましい方法としては、該ラジカル源物質に電磁波を照射する方法が挙げられる。この方法に使用する電磁波としては、マイクロ波および高周波(UHF波、VHF波またはRF波)のいずれも選択可能である。VHF波またはRF波を照射することが特に好ましい。かかる方法によると、例えば周波数および/または入力電力を変更することによって、ラジカル源物質の分解強度(ラジカルの生成量)を容易に調整することができる。したがって、カーボンナノチューブの製造条件(プラズマ雰囲気中へのラジカルの供給量等)が制御し易いという利点がある。   A preferred method for generating radicals from a radical source material includes a method of irradiating the radical source material with electromagnetic waves. As the electromagnetic wave used in this method, either microwave or high frequency (UHF wave, VHF wave or RF wave) can be selected. It is particularly preferable to irradiate VHF waves or RF waves. According to such a method, for example, by changing the frequency and / or input power, the decomposition strength (radical generation amount) of the radical source material can be easily adjusted. Therefore, there is an advantage that the production conditions of carbon nanotubes (such as the amount of radicals supplied into the plasma atmosphere) can be easily controlled.

ここで、周知のように、「マイクロ波」とは1GHz程度以上の電磁波を指すものとする。また、「UHF波」とは300〜3000MHz程度の、「VHF波」とは30〜300MHz程度の、「RF波」とは3〜30MHz程度の電磁波を、それぞれ指すものとする。
ラジカル源物質からラジカルを生成する他の好ましい方法としては、該ラジカル源物質に直流電圧を印加する方法が挙げられる。また、該ラジカル源物質に光(例えば可視光、紫外線)を照射する方法、電子線を照射する方法、該ラジカル源物質を加熱する方法等を採用することも可能である。あるいは、触媒金属を有する部材を加熱し、その部材にラジカル源物質を接触させて(すなわち、熱と触媒作用によって)ラジカルを生成してもよい。ラジカルを発生させるための触媒金属としては、Pt,Pd,W,Mo,Ni等から選択される一種または二種以上を用いることができる。
Here, as is well known, “microwave” refers to an electromagnetic wave of about 1 GHz or more. The “UHF wave” refers to an electromagnetic wave of about 300 to 3000 MHz, the “VHF wave” refers to an electromagnetic wave of about 30 to 300 MHz, and the “RF wave” refers to an electromagnetic wave of about 3 to 30 MHz.
As another preferred method for generating radicals from a radical source material, a method of applying a DC voltage to the radical source material can be mentioned. It is also possible to employ a method of irradiating the radical source material with light (eg, visible light or ultraviolet light), a method of irradiating an electron beam, a method of heating the radical source material, or the like. Alternatively, a member having a catalytic metal may be heated, and a radical source material may be brought into contact with the member (that is, by heat and catalytic action) to generate radicals. As the catalyst metal for generating radicals, one or more selected from Pt, Pd, W, Mo, Ni, etc. can be used.

プラズマ雰囲気中に注入するラジカルは、少なくとも水素ラジカル(すなわち水素原子。以下、「Hラジカル」ということもある。)を含むことが好ましい。少なくとも水素を構成元素とするラジカル源物質を分解してHラジカルを生成し、そのHラジカルをプラズマ雰囲気中に注入することが好ましい。このようなラジカル源物質として特に好ましいものは水素ガス(H2 )である。
特に、Hラジカルのみを供給すると、カーボンナノチューブを良好に生成することができる。また、適度にOHラジカルやOラジカルが存在すると、カーボンナノチューブの形成が容易となると思われる。
The radical injected into the plasma atmosphere preferably contains at least a hydrogen radical (that is, a hydrogen atom; hereinafter, sometimes referred to as “H radical”). It is preferable to decompose a radical source material containing at least hydrogen as a constituent element to generate H radicals and inject the H radicals into a plasma atmosphere. Particularly preferred as such a radical source material is hydrogen gas (H 2 ).
In particular, when only H radicals are supplied, carbon nanotubes can be generated satisfactorily. In addition, when OH radicals or O radicals are present appropriately, the formation of carbon nanotubes is likely to be facilitated.

反応室内における少なくとも一種類のラジカルの濃度(例えば、炭素ラジカル、水素ラジカル、フッ素ラジカルのうち少なくとも一種類のラジカルの濃度)に基づいて、カーボンナノチューブの製造条件の少なくとも一つを調整することが望ましい。かかるラジカル濃度に基づいて調整し得る製造条件の例としては、原料物質の供給量、原料物質のプラズマ化強度(プラズマ化条件の厳しさ)、ラジカル(典型的にはHラジカル)の注入量等が挙げられる。このような製造条件を、上記ラジカル濃度をフィードバックして制御することが好ましい。かかる製造方法によると、目的に応じた性状および/または特性を有するカーボンナノチューブを、より効率よく製造することが可能である。   It is desirable to adjust at least one of the production conditions of the carbon nanotube based on the concentration of at least one radical in the reaction chamber (for example, the concentration of at least one radical of carbon radicals, hydrogen radicals, and fluorine radicals). . Examples of production conditions that can be adjusted based on such radical concentration include the amount of raw material supplied, the intensity of plasma of the raw material (the severity of the plasma conditions), the amount of radicals (typically H radicals) injected, etc. Is mentioned. Such production conditions are preferably controlled by feeding back the radical concentration. According to such a production method, it is possible to more efficiently produce carbon nanotubes having properties and / or characteristics according to the purpose.

ラジカルの測定方法としては、ラジカルの発光線(すなわち炭素原子の発光線)を反応室内に出射し、出射された発光線を受光して、光吸収スペクトルから、ラジカル濃度を測定することができる。したがって、目的に応じた性状および/または特性を有するカーボンナノチューブを効率よく製造することができる。上記の炭素ラジカル(炭素原子)に固有の発光線は、例えば、少なくとも炭素を構成元素とするガスに適当なエネルギーを加えることで得ることができる。炭素ラジカル(炭素原子)に固有の発光線を出射するように構成することができる。   As a method for measuring radicals, a radical emission line (that is, a carbon atom emission line) is emitted into the reaction chamber, the emitted emission line is received, and the radical concentration can be measured from the light absorption spectrum. Therefore, it is possible to efficiently produce carbon nanotubes having properties and / or characteristics according to the purpose. The emission line unique to the carbon radical (carbon atom) can be obtained, for example, by applying an appropriate energy to a gas containing at least carbon as a constituent element. An emission line unique to the carbon radical (carbon atom) can be emitted.

モニタ、制御対象としては、C,H,Fラジカルに限定されず、この他、対象ラジカルとしてC2 ,CF,CF2 ,CF3 ,Cxy(x≧1,y≧1)でも良い。かかる測定結果に基づいて調整し得る製造条件の例としては、原料物質の供給量、原料物質のプラズマ化強度、ラジカル(典型的にはHラジカル)の注入量、ラジカル源物質の供給量、ラジカル源物質のラジカル化強度等が挙げられる。このような製造条件を、上記ラジカル濃度測定結果をフィードバックして制御することが好ましい。かかる製造方法によると、目的に応じた性状および/または特性を有するカーボンナノチューブを、均質に、より効率よく製造することが可能となる。 Monitors and control targets are not limited to C, H, and F radicals, and other target radicals may be C 2 , CF, CF 2 , CF 3 , and C x F y (x ≧ 1, y ≧ 1). . Examples of manufacturing conditions that can be adjusted based on the measurement results include: the amount of raw material supplied, the plasma intensity of the raw material, the amount of radicals (typically H radicals) injected, the amount of radical source material supplied, the radicals Examples include the radicalization strength of the source material. Such production conditions are preferably controlled by feeding back the measurement result of the radical concentration. According to such a production method, carbon nanotubes having properties and / or characteristics according to the purpose can be produced more uniformly and efficiently.

同様に、注入するラジカルを発生するラジカル発生室内や反応室にラジカルを注入する注入口におけるラジカル、特に、Hラジカルを測定して、反応室に注入されるラジカルの量が所定値になるように、ラジカル源物質の供給量やラジカル源物質に印加する電力を制御することが望ましい。このようにすれば、反応室内へ注入されるラジカル、特に、Hラジカルの量を成長過程においてリアルタイムに制御することができ、良質なカーボンナノチューブを生成することができる。   Similarly, by measuring radicals, particularly H radicals, in radical generating chambers that generate radicals to be injected or injection ports that inject radicals into the reaction chamber, the amount of radicals injected into the reaction chamber is set to a predetermined value. It is desirable to control the supply amount of the radical source material and the power applied to the radical source material. In this way, the amount of radicals injected into the reaction chamber, particularly the amount of H radicals, can be controlled in real time during the growth process, and high-quality carbon nanotubes can be generated.

ラジカルを発生するための金属触媒(Pt,Pd,W,Mo,Ni等)を有する部材を前記ラジカル発生室に面して配置し、その金属触媒を加熱し得るようにラジカル発生手段を構成してもよい。例えば、波状のNi製ワイヤ(触媒金属部材)をラジカル発生室の内部に配置した構成とすることができる。上記ワイヤに電流を流したヒータに、ラジカル源物質としてのH2 を導入して接触させる。これにより、Niの触媒作用によってHラジカルを発生させることができる。触媒金属の加熱温度は、例えば300〜800℃程度とすることができ、通常は400〜600℃程度とすることが好ましい。また、プラズマ放電手段は、容量結合プラズマ(CCP)発生機構として構成されていることが好ましい。 A member having a metal catalyst (Pt, Pd, W, Mo, Ni, etc.) for generating radicals is arranged facing the radical generating chamber, and the radical generating means is configured so that the metal catalyst can be heated. May be. For example, it can be set as the structure which has arrange | positioned the wavy Ni wire (catalyst metal member) inside the radical generation chamber. H 2 as a radical source material is introduced and brought into contact with a heater in which a current is passed through the wire. Thereby, H radicals can be generated by the catalytic action of Ni. The heating temperature of the catalyst metal can be, for example, about 300 to 800 ° C., and is usually preferably about 400 to 600 ° C. The plasma discharge means is preferably configured as a capacitively coupled plasma (CCP) generating mechanism.

カーボンナノチューブを成長させるための粒子状触媒としては、Ni,Fe,Co,Pd,Pt等の遷移金属や、それらの遷移金属同士の合金や、それらの遷移金属と他の金属や半導体との合金を用いることができる。粒子状触媒を基体上に堆積させる方法としては、パルスアークプラズ堆積法を用いることが望ましい。例えば、10-4Torr以下の真空度において、Coなどの遷移金属からなるターゲットに対してアークを発生させて、遷移金属のプラズマを発生させて、基体上に5nm以下の粒径の粒子状触媒を堆積することができる。10-4Torr以下とするのは、原子や分子の衝突確率を低下させて、粒子径を小さくするためである。また、基体をSiとした場合には、触媒粒子とSiが合金化してシリサイドが生成されるので、TiN、Al23などのバッファ層を形成することが望ましい。また、CoTiを触媒粒子に用いた場合には、Siとは反応しないので、Si基板上に直接、粒子状触媒を堆積させることが可能となる。 Examples of particulate catalysts for growing carbon nanotubes include transition metals such as Ni, Fe, Co, Pd, and Pt, alloys of these transition metals, and alloys of these transition metals with other metals and semiconductors. Can be used. As a method for depositing the particulate catalyst on the substrate, it is desirable to use a pulsed arc plasma deposition method. For example, in a vacuum of 10 −4 Torr or less, an arc is generated on a target made of a transition metal such as Co to generate a transition metal plasma, and a particulate catalyst having a particle size of 5 nm or less on the substrate. Can be deposited. The reason why it is 10 −4 Torr or less is to reduce the particle diameter by decreasing the collision probability of atoms and molecules. Further, when the substrate is made of Si, the catalyst particles and Si are alloyed to generate silicide, so it is desirable to form a buffer layer of TiN, Al 2 O 3 or the like. Further, when CoTi is used for the catalyst particles, it does not react with Si, so that the particulate catalyst can be deposited directly on the Si substrate.

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a specific Example, this invention is not limited to a following example.

まず、基体である基板には、Si基板が用いられた。図1に示す同軸型真空アーク蒸着装置により、Si基板上に、TiNバッファ層と、そのTiNバッファ層の上に、Coから成る粒子状触媒が堆積された。図1において、反応室10内に、サセプタ11が設けられ、その上にSi基板12が設けられる。サセプタ11の下には、Si基板12を加熱するためのハロゲンランプ13が設けられている。反応室10の上方に、プラズマガン14が設けられている。図2は、プラズマガン14の原理図である。中心に円柱状の陰極15が設けられており、その周囲には円筒状の絶縁体16が設けられ、その外側にリング状のトリガー電極17が設けられている。また、陰極15と同軸に、絶縁体16の外側に、円筒状の陽極18が設けられている。陰極15の端面には、Coから成るターゲット19が設けられており、そのターゲット19の端面にはキャップ30が設けられている。また、トリガー電極17の端面には、板状の絶縁体31が設けられている。陰極15と陽極18との間に電界を印加して、トリガー電極17にパルス電圧を印加することにより、パルスアークが発生し、ターゲット19の構成原子が飛散する。本実施例ではターゲット19には、バッファ層の形成時には、Tiを、粒子状触媒の形成時には、金属Coを用いた。   First, a Si substrate was used as a substrate as a base. A TiN buffer layer and a particulate catalyst made of Co were deposited on the TiN buffer layer on the Si substrate by the coaxial vacuum arc deposition apparatus shown in FIG. In FIG. 1, a susceptor 11 is provided in a reaction chamber 10, and a Si substrate 12 is provided thereon. A halogen lamp 13 for heating the Si substrate 12 is provided under the susceptor 11. A plasma gun 14 is provided above the reaction chamber 10. FIG. 2 is a principle diagram of the plasma gun 14. A columnar cathode 15 is provided at the center, a cylindrical insulator 16 is provided around the cathode 15, and a ring-shaped trigger electrode 17 is provided outside thereof. A cylindrical anode 18 is provided coaxially with the cathode 15 and outside the insulator 16. A target 19 made of Co is provided on the end face of the cathode 15, and a cap 30 is provided on the end face of the target 19. A plate-like insulator 31 is provided on the end face of the trigger electrode 17. By applying an electric field between the cathode 15 and the anode 18 and applying a pulse voltage to the trigger electrode 17, a pulse arc is generated and constituent atoms of the target 19 are scattered. In this embodiment, Ti was used for the target 19 when the buffer layer was formed, and metal Co was used when the particulate catalyst was formed.

図3は、TiNバッファ層と、粒子状触媒の形成条件を示している。TiNバッファ層を形成するには、ターゲット19とSi基板12との間隔を10cmとし、Si基板12の温度を400℃とし、反応室10内の圧力を3×10-2Torr、N2 を反応室10に流しながら、パルス電圧を印加して900回のパルスアークプラズマを発生させた。これにより、Si基板12上に、厚さ20nmのTiNバッファ層が形成された。バッファ層を用いるのは、粒子状触媒とSiが反応してシリサイドとなることを防止するためである。 FIG. 3 shows the TiN buffer layer and the conditions for forming the particulate catalyst. To form the TiN buffer layer, the distance between the target 19 and the Si substrate 12 is 10 cm, the temperature of the Si substrate 12 is 400 ° C., the pressure in the reaction chamber 10 is 3 × 10 −2 Torr, and N 2 is reacted. While flowing through the chamber 10, a pulse voltage was applied to generate 900 times of arc plasma. As a result, a TiN buffer layer having a thickness of 20 nm was formed on the Si substrate 12. The buffer layer is used in order to prevent the particulate catalyst and Si from reacting to become silicide.

また、Coから成る粒子状触媒の堆積には、Si基板12の温度を室温とし、ガスを流すことなく、反応室10内の圧力を1×10-5Torr、パルス電圧を30〜100回印加してパルスアークプラズマを生成した。これにより、TiNバッファ層上に、粒径が5nm以下のCoナノ粒子が、密度1×1012/cm2〜5×1013/cm2範囲で堆積された。
図4に10回のパルスアークを用いて、Co粒子を基板上に堆積させた時の基板表面の原子間力顕微鏡による像(AFM像)を示す。この像から、粒径は2〜3nmで、密度は、3×1012/cm2と測定された。したがって、1回のパルスアークで、堆積されるCoナノ粒子の密度は、3×1011/cm2であることが分かった。
For depositing the particulate catalyst composed of Co, the temperature of the Si substrate 12 is set to room temperature, the pressure in the reaction chamber 10 is applied at 1 × 10 −5 Torr, and the pulse voltage is applied 30 to 100 times without flowing gas. A pulsed arc plasma was generated. As a result, Co nanoparticles having a particle size of 5 nm or less were deposited on the TiN buffer layer at a density of 1 × 10 12 / cm 2 to 5 × 10 13 / cm 2 .
FIG. 4 shows an atomic force microscope image (AFM image) of the substrate surface when Co particles are deposited on the substrate using 10 pulse arcs. From this image, the particle size was determined to be 2-3 nm and the density was 3 × 10 12 / cm 2 . Therefore, it was found that the density of Co nanoparticles deposited in one pulse arc was 3 × 10 11 / cm 2 .

次に、図5のマイクロ波プラズマCVD装置を用いてカーボンナノチューブをTiNバッファ層の形成されたSi基板12上に成長させた。反応室20内には、Moから成るサセプタ21が設けられており、その上に、基板12が設けられる。また、サセプタ21の下には、基板12を加熱するための炭素ヒータ22が設けられている。反応室20の上部からは、2.45GHzのマイクロ波が反応室20に導入される。反応室20には排気ポート24が設けられ、真空ポンプにより排気されて、反応室20内は一定の真空度が得られるようになっている。また、反応室20に設けられた吸気ポート23からは、H2 と、CH4 ガスが、それぞれ、マスフローコントローラ25、26を介して反応室20に導入される。 Next, carbon nanotubes were grown on the Si substrate 12 on which the TiN buffer layer was formed using the microwave plasma CVD apparatus of FIG. A susceptor 21 made of Mo is provided in the reaction chamber 20, and the substrate 12 is provided thereon. A carbon heater 22 for heating the substrate 12 is provided under the susceptor 21. A microwave of 2.45 GHz is introduced into the reaction chamber 20 from the upper part of the reaction chamber 20. The reaction chamber 20 is provided with an exhaust port 24, which is evacuated by a vacuum pump so that a certain degree of vacuum is obtained in the reaction chamber 20. Further, from the intake port 23 provided in the reaction chamber 20, H 2 and CH 4 gas are introduced into the reaction chamber 20 via the mass flow controllers 25 and 26, respectively.

次に、Coから成る粒子状触媒を基板12上に堆積するに際して、パルスアークの数を変化させた試料を各種準備した。そして、それぞれの試料に対して、カーボンナノチューブを成長させた。複数のカーボンナノチューブの先端が集合して、ピラミッド状となった自己組織化されたカーボンナノチューブ集合体が得られたのは、パルスアークの数が3回〜150回程度の場合であることが分かった。すなわち、Coナノ粒子の密度としては、基板とターゲットとの距離にも依存するが、1×1012/cm2〜5×1013/cm2の場合に、ピラミッド状の自己組織化が起こることが分かった。また、パルスアークの数が30回〜100回の時に、すなわち、粒子状触媒の密度が1×1013/cm2〜3×1013/cm2の時には、確実に複数のカーボンナノチューブの先端が集合したピラミッド状となった自己組織化されたカーボンナノチューブ集合体を得ることができた。また、パルスアークの数が10回〜100回の時、すなわち、粒子状触媒の密度が3×1012/cm2〜3×1013/cm2の時には、品質良く、ピラミッド状の自己組織化されたカーボンナノチューブ集合体を得ることができた。図6にパルスアークの回数とカーボンナノチューブの成長速度との関係を示す。 Next, when depositing the particulate catalyst made of Co on the substrate 12, various samples were prepared in which the number of pulse arcs was changed. Carbon nanotubes were grown on each sample. It was found that the self-organized carbon nanotube aggregate in which the tips of a plurality of carbon nanotubes aggregated into a pyramidal shape was obtained when the number of pulse arcs was about 3 to 150 times. It was. That is, the density of Co nanoparticles depends on the distance between the substrate and the target, but when it is 1 × 10 12 / cm 2 to 5 × 10 13 / cm 2 , pyramidal self-assembly occurs. I understood. Further, when the number of pulse arcs is 30 to 100 times, that is, when the density of the particulate catalyst is 1 × 10 13 / cm 2 to 3 × 10 13 / cm 2 , the tips of the plurality of carbon nanotubes are surely attached. A self-organized carbon nanotube aggregate in an aggregated pyramid shape was obtained. Further, when the number of pulse arcs is 10 to 100 times, that is, when the density of the particulate catalyst is 3 × 10 12 / cm 2 to 3 × 10 13 / cm 2 , the pyramid-shaped self-assembly is good in quality. The obtained carbon nanotube aggregate was obtained. FIG. 6 shows the relationship between the number of pulse arcs and the growth rate of carbon nanotubes.

図7は、50回のパルスアークでCo粒子を基板に堆積させた後に、基板温度700℃、マイクロ波電力900W、圧力70Torr、CH4 の流量50sccm、H2 の流量70sccm、成長時間5sec の条件で、カーボンナノチューブを成長させた時の、表面の走査型電子顕微鏡による像(SEM像)である。複数のカーボンナノチューブの先端部がピラミッド状に点状に集合しているのが分かる。このピラミッドの密度は、3×108 /cm2で、平均間隔は、約0.5μmである。図7の拡大像を図8に示す。また、側面のSEM像を図9に示す。カーボンナノチューブは、基板に対して略垂直に成長して、先端が錐形に集合しているのが分かる。また、成長時間を変化させて、表面のSEM像を撮像した結果、先端が錐形に集合する自己組織化は、成長の初期段階から見られることが分かった。したがって、成長の初期においてピラミッド状の自己組織化が発生し、その後、カーボンナノチューブは、その根元部から基板に対して垂直に成長することが分かった。 FIG. 7 shows the conditions of Co particles deposited on the substrate by 50 pulse arcs, substrate temperature 700 ° C., microwave power 900 W, pressure 70 Torr, CH 4 flow rate 50 sccm, H 2 flow rate 70 sccm, growth time 5 sec. FIG. 6 is an image (SEM image) of the surface when a carbon nanotube is grown using a scanning electron microscope. It can be seen that the tips of the plurality of carbon nanotubes are gathered in the form of dots in a pyramid shape. The density of this pyramid is 3 × 10 8 / cm 2 and the average spacing is about 0.5 μm. An enlarged image of FIG. 7 is shown in FIG. A side SEM image is shown in FIG. It can be seen that the carbon nanotubes grow substantially perpendicular to the substrate and the tips are gathered in a cone shape. In addition, as a result of imaging the surface SEM image while changing the growth time, it was found that self-organization in which the tips gather in a cone shape can be seen from the initial stage of growth. Therefore, it was found that pyramid-like self-organization occurred in the early stage of growth, and thereafter, the carbon nanotubes grew perpendicularly to the substrate from the root.

次に、Coナノ粒子を堆積させるパルスアークの回数、すなわち、Coナノ粒子の密度を変化させて、カーボンナノチューブを成長させた時の表面のSEM像を撮像した。その結果、Coナノ粒子の密度が高くなる程、カーボンナノチューブは密に成長し、複数のカーボンナノチューブの先端が錐形に集合する自己組織化は、発生し難くなることが分かった。図10、図11にその時のSEM像を示す。図10は、パルスアークが250回、図11は、パルスアークが50回のものである。   Next, the number of pulse arcs for depositing Co nanoparticles, that is, the density of Co nanoparticles was changed, and an SEM image of the surface when carbon nanotubes were grown was imaged. As a result, it was found that as the density of Co nanoparticles increases, the carbon nanotubes grow more densely, and the self-organization in which the tips of the plurality of carbon nanotubes gather in a cone shape is less likely to occur. 10 and 11 show SEM images at that time. 10 shows a case where the pulse arc is 250 times, and FIG. 11 shows a case where the pulse arc is 50 times.

次に、先端がピラミッド状に集合したカーボンナノチューブ集合体の側面のSEM像を図12に示す。ピラミッドを形成している先端部は、真っ直ぐに成長しているが、それ以外の中間部と根元部は、基板に対して垂直に成長しているが、曲がりくねっていることが分かる。   Next, FIG. 12 shows an SEM image of the side surface of the carbon nanotube aggregate with the tips assembled in a pyramid shape. It can be seen that the tip part forming the pyramid grows straight, but the other intermediate part and root part grow perpendicular to the substrate, but are twisted.

次に、カーボンナノチューブの成長温度を変化させた。SEM像が図7に示される試料は成長温度が700℃であるが、成長温度だけを600℃にして、他の成長条件を全く同一にして、カーボンナノチューブを成長させた。その時の表面のSEM像を図13に示す。先端がピラミッド状に集合したカーボンナノチューブ集合体が均質に得られていることが理解される。   Next, the growth temperature of the carbon nanotube was changed. The sample whose SEM image is shown in FIG. 7 has a growth temperature of 700 ° C., but only the growth temperature was set to 600 ° C., and the other growth conditions were exactly the same, and the carbon nanotubes were grown. The SEM image of the surface at that time is shown in FIG. It will be understood that a carbon nanotube aggregate having tips gathered in a pyramid shape is obtained uniformly.

次に、カーボンナノチューブの成長時間を変化させた。成長時間を5sec から5min にして、カーボンナノチューブを成長させた時の表面のSEM像を図14に、側面の透過型電子顕微鏡による像(TEM像)を図15に示す。成長時間を長くしても、一旦、形成されたピラミッドは、消滅することなく、中間部と根元部が長くなった先端が錐形に点状に集合したカーボンナノチューブ集合体が得られているのが理解される。   Next, the growth time of the carbon nanotube was changed. FIG. 14 shows an SEM image of the surface when carbon nanotubes were grown at a growth time of 5 sec to 5 min, and FIG. 15 shows an image (TEM image) of the side surface by a transmission electron microscope. Even if the growth time is lengthened, the formed pyramid does not disappear once, and a carbon nanotube aggregate is obtained in which the tip with the long middle part and the root part gathered in the shape of a cone. Is understood.

粒子状触媒の密度を変化させた。Co微粒子を堆積させる時のパルスアークの回数を、30回(密度9×1012/cm2)、50回(密度1.5×1013/cm2)、70回(密度2.1×1013/cm2)、100回(密度3×1013/cm2)、200回(密度6×1013/cm2)として、カーボンナノチューブを成長させた時のそれぞれの表面のSEM像を図16〜図20に示す。パルスアークの回数が30回から100回の場合には、いずれも、先端が錐形に点状に集合したカーボンナノチューブ集合体が観測されている。その集合体の密度もCoナノ粒子の密度の増加に応じて増加していることが分かる。しかし、図20に示すように、パルスアークが200回となると、ピラミッド状の自己組織化は起こっていないことが分かる。 The density of the particulate catalyst was varied. The number of pulse arcs when depositing Co fine particles is 30 times (density 9 × 10 12 / cm 2 ), 50 times (density 1.5 × 10 13 / cm 2 ), and 70 times (density 2.1 × 10 13 / cm 2 ), 100 times (density 3 × 10 13 / cm 2 ), and 200 times (density 6 × 10 13 / cm 2 ), SEM images of the respective surfaces when carbon nanotubes were grown are shown in FIG. To FIG. In each case where the number of pulse arcs is 30 to 100, an aggregate of carbon nanotubes in which the tips are gathered in a conical shape in a dot shape is observed. It can be seen that the density of the aggregate also increases as the density of the Co nanoparticles increases. However, as shown in FIG. 20, when the number of pulse arcs is 200, it can be seen that pyramid-like self-organization does not occur.

このようにして、パルスアークの回数を、他にも、各種変化させて、カーボンナノチューブの成長速度、表面のSEM像を撮像した結果、3回〜150回程度のパルスアークによりCo粒子を堆積させた場合に、ピラミッド状の自己組織化が発生することが分かった。   In this way, the number of pulse arcs was changed in various ways, and the growth rate of carbon nanotubes and the SEM image of the surface were imaged. As a result, Co particles were deposited by about 3 to 150 pulse arcs. In this case, it was found that pyramid-like self-organization occurs.

次に、このようにして製造されたカーボンナノチューブ集合体の電子の電界放出特性を図21に示す装置を用いて測定した。その結果を図22、図23に示す。先端が錐形に点状に集合したピラミッド形状のカーボンナノチューブ集合体の特性をA、ピラミッドが形成されていない平行に成長した高密度カーボンナノチューブの特性をBとして示す。本実施例のピラミッド形状のカーボンナノチューブ集合体の場合には、1V/μmの電界で5μA、2V/μmの電界で400μAの電流が流れていることが分かる。一方、ピラミッドの形成されていない高密度カーボンナノチューブの場合には、3V/μmの電界で4μA、6.5V/μmの電界で400μAの電流が流れていることが分かる。明らかに、電子の電界放出特性が改善されていることが分かる。   Next, the electron field emission characteristics of the carbon nanotube aggregates thus produced were measured using the apparatus shown in FIG. The results are shown in FIGS. A characteristic of the aggregate of carbon nanotubes in the shape of a pyramid whose tips are gathered in a conical shape is shown as A, and a characteristic of a high-density carbon nanotube grown in parallel without a pyramid is shown as B. In the case of the pyramidal carbon nanotube aggregate of this example, it can be seen that a current of 5 μA flows at an electric field of 1 V / μm and a current of 400 μA flows at an electric field of 2 V / μm. On the other hand, in the case of the high-density carbon nanotube in which no pyramid is formed, it can be seen that a current of 4 μA flows in an electric field of 3 V / μm and a current of 400 μA flows in an electric field of 6.5 V / μm. Obviously, the electron field emission characteristics are improved.

次に、本実施例のピラミッド形状のカーボンナノチューブ集合体のラマン分光測定を行った。結果を図24に示す。Gバンドと、Dバンドが観測されている。
〔原理に関する考〕
Next, the Raman spectroscopic measurement of the pyramidal carbon nanotube aggregate of this example was performed. The results are shown in FIG. G band and D band are observed.
[Considerations about the principle]

先端が錐形に点状に集合したピラミッド形状のカーボンナノチューブ集合体が形成される理由は、次のように考えられる。Coナノ粒子の密度が低いと、その粒径も2〜3nmと小さく、それを触媒として成長するカーボンナノチューブの直径も小さいために、それぞれのカーボンナノチューブが独立して立つことができず、成長の初期段階において、ファンデルワールス力を受けて、先端が錐状に統合するものと思われる。そして、その後の成長において、集合体は多数のカーボンナノチューブを多数の足として基板に立脚するために、その集合体の機械的な強度が増加して、先端が統合したまま、根元部から成長し続けて、先端がピラミッド形状に統合したカーボンナノチューブ集合体が形成されるものと思われる。この時の成長メカニズムの模式図を図25に示す。   The reason why the pyramid-shaped carbon nanotube aggregate in which the tips are gathered in the shape of a cone is formed as follows. If the density of the Co nanoparticles is low, the particle diameter is as small as 2 to 3 nm, and the diameter of the carbon nanotubes that grow using it as a catalyst is also small, so that each carbon nanotube cannot stand independently, In the initial stage, it seems that the tip is integrated into a cone shape under the Van der Waals force. Then, in the subsequent growth, the aggregate stands on the substrate with a large number of carbon nanotubes as a large number of legs, so that the mechanical strength of the aggregate increases, and the tip grows from the root portion with the tip integrated. Continuing, it seems that an aggregate of carbon nanotubes whose tips are integrated into a pyramid shape is formed. A schematic diagram of the growth mechanism at this time is shown in FIG.

また、Coナノ粒子を堆積させる時のパルスアークの回数、したがって、Coナノ粒子の密度に応じて、成長するカーボンナノチューブの形状の変化は、次のように考えられる。Coナノ粒子の密度があまりにも低過ぎると、隣接するカーボンナノチューブの間隔が空きすぎ、相互作用がないために、乱雑に成長し、基板に対して整然と垂直には成長しない。一方、Coナノ粒子の密度があまりにも高過ぎると、微粒子自体が連続して、大きな塊となるため、基板に対して垂直に整然とは成長しない。Coナノ粒子の密度が適正な場合には、隣接するカーボンナノチューブが相互に作用しい補い合って、基板に対して垂直に、相互に平行に整然と成長するものと思われる。この時の成長メカニズムの模式図を図26に示す。   In addition, the change in the shape of the growing carbon nanotubes is considered as follows according to the number of pulse arcs when depositing Co nanoparticles, and therefore the density of Co nanoparticles. If the density of the Co nanoparticles is too low, the distance between adjacent carbon nanotubes is too large and there is no interaction, so that it grows randomly and does not grow orderly and perpendicular to the substrate. On the other hand, if the density of the Co nanoparticles is too high, the fine particles themselves continuously become large lumps, and thus do not grow in an orderly manner with respect to the substrate. When the density of Co nanoparticles is appropriate, it is considered that adjacent carbon nanotubes complement each other in an interactive manner and grow orderly in parallel with each other perpendicular to the substrate. A schematic diagram of the growth mechanism at this time is shown in FIG.

このような先端が錐形に点状に集合したピラミッド形状のカーボンナノチューブ集合体は、電界放出電極、電界放出電極アレイ、次世代超LSIの段間配線、平面配線、微細容量、ダイオード、トランジスタなどにも応用できるものである。   A collection of carbon nanotubes in the shape of pyramids with their tips gathered in the shape of cones, such as field emission electrodes, field emission electrode arrays, next-generation VLSI interstage wiring, planar wiring, fine capacitance, diodes, transistors, etc. It can also be applied to.

本発明のカーボンナノチューブ集合体は、例えば、電界電子放出電極として用いることができ、ディスプレイや、その他の電子デバイスに用いることが可能である。   The aggregate of carbon nanotubes of the present invention can be used, for example, as a field electron emission electrode, and can be used for a display and other electronic devices.

粒子状触媒を堆積させるための装置を示した構成図。The block diagram which showed the apparatus for depositing a particulate catalyst. その装置のアークガンの原理を示した構成図。The block diagram which showed the principle of the arc gun of the apparatus. バッファ層と粒子状触媒とを堆積する場合の条件を示した表図。The table which showed the conditions in the case of depositing a buffer layer and a particulate catalyst. Coナノ粒子を堆積させた基板表面のAFM像。The AFM image of the substrate surface on which Co nanoparticles were deposited. カーボンナノチューブを成長させる装置を示した構成図。The block diagram which showed the apparatus which grows a carbon nanotube. Coナノ粒子を堆積させる時のパルスアークの回数に対するカーボンナノチューブの堆積速度との関係を示した測定図。The measurement figure which showed the relationship with the deposition rate of the carbon nanotube with respect to the frequency | count of the pulse arc at the time of depositing Co nanoparticle. 50回のパルスアークにより粒子状触媒を形成した基板に成長させたカーボンナノチューブ集合体の表面構造を示すSEM像。The SEM image which shows the surface structure of the carbon nanotube aggregate grown on the board | substrate in which the particulate catalyst was formed by 50 times of pulse arcs. 図7のSEM像の拡大像。The enlarged image of the SEM image of FIG. 50回のパルスアークにより粒子状触媒を形成した基板に成長させたカーボンナノチューブ集合体の側面構造を示したSEM像。The SEM image which showed the side structure of the carbon nanotube aggregate grown on the board | substrate in which the particulate catalyst was formed by 50 times of pulse arcs. 250回のパルスアークにより粒子状触媒を形成した基板に成長させたカーボンナノチューブ集合体の表面構造を示すSEM像。The SEM image which shows the surface structure of the carbon nanotube aggregate grown on the board | substrate which formed the particulate catalyst by 250 times of pulse arcs. 50回のパルスアークにより粒子状触媒を形成した基板に成長させたカーボンナノチューブ集合体の側面構造を示したSEM像。The SEM image which showed the side structure of the carbon nanotube aggregate grown on the board | substrate in which the particulate catalyst was formed by 50 times of pulse arcs. 先端がピラミッド状に集合したカーボンナノチューブ集合体の側面のSEM像。The SEM image of the side surface of the carbon nanotube aggregate which the tip gathered in the shape of a pyramid. 50回のパルスアークにより粒子状触媒を形成した基板に600℃で成長させたカーボンナノチューブ集合体の表面構造を示すSEM像。The SEM image which shows the surface structure of the carbon nanotube aggregate grown at 600 degreeC on the board | substrate in which the particulate catalyst was formed by 50 times of pulse arcs. 50回のパルスアークにより粒子状触媒を形成した基板に700℃で5分間成長させたカーボンナノチューブ集合体の表面構造を示すSEM像。The SEM image which shows the surface structure of the carbon nanotube aggregate grown for 5 minutes at 700 degreeC on the board | substrate which formed the particulate catalyst by 50 times of pulse arcs. そのカーボンナノチューブ集合体の側面のTEM像。A TEM image of the side surface of the carbon nanotube aggregate. 30回のパルスアークにより粒子状触媒を形成した基板に成長させたカーボンナノチューブ集合体の表面構造を示すSEM像。The SEM image which shows the surface structure of the carbon nanotube aggregate grown on the board | substrate in which the particulate catalyst was formed by 30 times of pulse arcs. 50回のパルスアークにより粒子状触媒を形成した基板に成長させたカーボンナノチューブ集合体の表面構造を示すSEM像。The SEM image which shows the surface structure of the carbon nanotube aggregate grown on the board | substrate in which the particulate catalyst was formed by 50 times of pulse arcs. 70回のパルスアークにより粒子状触媒を形成した基板に成長させたカーボンナノチューブ集合体の表面構造を示すSEM像。The SEM image which shows the surface structure of the carbon nanotube aggregate grown on the board | substrate in which the particulate catalyst was formed by 70 times of pulse arcs. 100回のパルスアークにより粒子状触媒を形成した基板に成長させたカーボンナノチューブ集合体の表面構造を示すSEM像。The SEM image which shows the surface structure of the carbon nanotube aggregate grown to the board | substrate which formed the particulate catalyst by 100 times of pulse arcs. 200回のパルスアークにより粒子状触媒を形成した基板に成長させたカーボンナノチューブ集合体の表面構造を示すSEM像。The SEM image which shows the surface structure of the carbon nanotube aggregate grown on the board | substrate in which the particulate catalyst was formed by 200 times of pulse arcs. 本実施例のピラミッド形状のカーボンナノチューブ集合体の先端からの電界電子放出効果を測定するための装置を示した構成図。The block diagram which showed the apparatus for measuring the field electron emission effect from the front-end | tip of the pyramid-shaped carbon nanotube aggregate of a present Example. その装置により測定された電界と放出電流との関係を示した測定図。The measurement figure which showed the relationship between the electric field and emission current which were measured with the apparatus. その装置により測定された電界と放出電流との関係を示した測定図。The measurement figure which showed the relationship between the electric field and emission current which were measured with the apparatus. 本実施例のピラミッド形状のカーボンナノチューブ集合体のラマン分光による測定図。The measurement figure by the Raman spectroscopy of the pyramid-shaped carbon nanotube aggregate of a present Example. 本実施例のピラミッド形状のカーボンナノチューブ集合体が形成される原理を説明した模式図。The schematic diagram explaining the principle in which the pyramid-shaped carbon nanotube aggregate of a present Example is formed. 粒子状触媒の密度と、形成されるカーボンナノチューブの性状との関係を示した模式図。The schematic diagram which showed the relationship between the density of a particulate catalyst, and the property of the carbon nanotube formed.

符合の説明Explanation of sign

10…反応室
11…サセプタ
12…Si基板
13…ハロゲンランプ
15…陰極
16…絶縁体
17…トリガー電極
18…陽極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Reaction chamber 11 ... Susceptor 12 ... Si substrate 13 ... Halogen lamp 15 ... Cathode 16 ... Insulator 17 ... Trigger electrode 18 ... Anode

Claims (12)

複数のカーボンナノチューブの先端部が錐形に集合したカーボンナノチューブ集合体。 A carbon nanotube aggregate in which the tips of a plurality of carbon nanotubes are gathered in a cone shape. 前記カーボンナノチューブの前記先端部を除く部分は、基体に対して略垂直に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ集合体。 The carbon nanotube aggregate according to claim 1, wherein a portion of the carbon nanotube other than the tip is formed substantially perpendicular to the substrate. 前記カーボンナノチューブは、単層又は二層であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のカーボンナノチューブ集合体。 The aggregate of carbon nanotubes according to claim 1 or 2, wherein the carbon nanotubes are single-walled or double-walled. 前記カーボンナノチューブは、前記基体上に形成された粒径が5nm以下の粒子状触媒により形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のカーボンナノチューブ集合体。 The carbon nanotube according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon nanotube is formed by a particulate catalyst having a particle diameter of 5 nm or less formed on the substrate. Aggregation. 前記カーボンナノチューブは、前記基体上に形成された粒径が2nm以上4nm以下の粒子状触媒により形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のカーボンナノチューブ集合体。 4. The carbon nanotube according to claim 1, wherein the carbon nanotube is formed by a particulate catalyst having a particle diameter of 2 nm to 4 nm formed on the substrate. 5. Carbon nanotube aggregate. 前記粒子状触媒の密度は、1×1012/cm2〜5×1013/cm2であることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のカーボンナノチューブ集合体。 6. The aggregate of carbon nanotubes according to claim 1, wherein the density of the particulate catalyst is 1 × 10 12 / cm 2 to 5 × 10 13 / cm 2 . 前記カーボンナノチューブの直径は、2nm以上5nm以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項6に記載のカーボンナノチューブ集合体。 The aggregate of carbon nanotubes according to claim 1, wherein a diameter of the carbon nanotube is 2 nm or more and 5 nm or less. 前記カーボンナノチューブの平均外径は4nm、平均内径は3nmであることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載のカーボンナノチューブ集合体。 The aggregate of carbon nanotubes according to any one of claims 1 to 7, wherein the carbon nanotube has an average outer diameter of 4 nm and an average inner diameter of 3 nm. 粒径が5nm以下の粒子状触媒を、1×1012/cm2〜5×1013/cm2の密度の範囲で基体に堆積し、その後、プラズマCVD法により、2層又は1層のカーボンナノチューブを成長させて、複数のカーボンナノチューブの先端部を錐形に集合させたカーボンナノチューブ集合体の製造方法。 A particulate catalyst having a particle size of 5 nm or less is deposited on a substrate in a density range of 1 × 10 12 / cm 2 to 5 × 10 13 / cm 2 , and then two or one layer of carbon is formed by plasma CVD. A method for producing an aggregate of carbon nanotubes, in which nanotubes are grown and the tips of a plurality of carbon nanotubes are aggregated into a cone shape. 前記粒子状触媒は、1×10-4Torr以下の真空度において、パルスアークプラズマにより生成されることを特徴とする請求項9に記載のカーボンナノチューブ集合体の製造方法。 The method for producing a carbon nanotube aggregate according to claim 9, wherein the particulate catalyst is generated by pulsed arc plasma at a vacuum degree of 1 × 10 −4 Torr or less. 前記粒子状触媒は、コバルト又はコバルト合金であることを特徴とする請求項9乃至請求項10に記載のカーボンナノチューブ集合体の製造方法。 The method for producing a carbon nanotube aggregate according to claim 9, wherein the particulate catalyst is cobalt or a cobalt alloy. 前記パルスアークプラズマにより形成される前記粒子状触媒の前記基体の上方における気相密度を吸収分光により測定して、その測定された気相密度から、前記基体上に堆積される前記粒子状触媒の密度が所望の値になるように前記パルスアークプラズマのパルス数を制御することを特徴とする請求項10又は請求項11に記載のカーボンナノチューブ集合体の製造方法。
The gas phase density of the particulate catalyst formed by the pulsed arc plasma is measured by absorption spectroscopy, and from the measured gas phase density, the particulate catalyst deposited on the substrate is measured. The method for producing a carbon nanotube aggregate according to claim 10 or 11, wherein the number of pulses of the pulsed arc plasma is controlled so that the density becomes a desired value.
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