JP2007136557A

JP2007136557A - カーボン・ナノ・チューブ配線、カーボン・ナノ・チューブの析出装置、半導体素子、カーボン・ナノ・チューブの配線方法、探針

Info

Publication number: JP2007136557A
Application number: JP2005329493A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Suzuki; 薫鈴木
Original assignee: Nihon University
Current assignee: Nihon University
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】カーボン・ナノ・チューブの配線等への利用を容易にすることを可能とする。
【解決手段】固液界面接触分解法によるカーボン・ナノ・チューブの析出装置１において、シリコン基板７の表面に一対の電極９，１１を局部接触させ、電極９，１１間の通電により加熱しシリコン基板７上で少なくとも一対の針状炭素２７，２９の先端間にカーボン・ナノ・チューブ３１を析出させ、両端に針状炭素２７，２９を備えたカーボン・ナノ・チューブ３１を容易に得ることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーボン・ナノ・チューブ配線、カーボン・ナノ・チューブの析出装置、半導体素子、カーボン・ナノ・チューブの配線方法、探針に関する。

カーボン・ナノ・チューブ（ＣＮＴ）は、炭素原子でできた直径数ナノメートルの円筒状の構造を持つ超微細材でサイズの微小さそのものの特徴に加え、優れた機械強度と電気導電性とを有する。これらの有効性から従来の金属では限界が近い集積回路における微細化配線としての電子デバイスへの応用が期待される。このＣＮＴを電子デバイスの配線として利用するためには、配線技術が必要となる。一方、ＣＮＴは、実際には一本だけ生成されるのではなく多くのナノチューブが不規則に生成されるため、そのままでは利用するのが困難である。

特開２００４−５０４６９０号公報特開２００５−５２４１９８号公報

解決しようとする問題点は、カーボン・ナノ・チューブの配線等への利用に困難を伴う点である。

本発明は、カーボン・ナノ・チューブの配線等への利用を容易にするため、一対の針状炭素の先端間にカーボン・ナノ・チューブを備えたことを最も主要な特徴とする。

本発明のカーボン・ナノ・チューブ配線では、一対の針状炭素の先端間にカーボン・ナノ・チューブを備えたため、両端の針状炭素が端子部となり、配線等が容易となる。
本発明のカーボン・ナノ・チューブの析出装置は、基板の表面に一対の電極を局部接触させ、前記電極間の通電により加熱し基板上で少なくとも一対の針状炭素の先端間にカーボン・ナノ・チューブを析出させたため、両端に針状炭素を備えたカーボン・ナノ・チューブを容易に得ることができる。

本発明のカーボン・ナノ・チューブの析出方法は、基板の表面に一対の電極を局部接触させ、前記電極間の通電により加熱し基板上で少なくとも一対の針状炭素の先端間にカーボン・ナノ・チューブを析出させたため、両端に針状炭素を備えたカーボン・ナノ・チューブを容易に得ることができる。

カーボン・ナノ・チューブの配線等への利用を容易にするという目的を一対の針状炭素の先端間にカーボン・ナノ・チューブを備えることで実現した。

［カーボン・ナノ・チューブの析出装置］
図１は、本発明の実施例１に係るカーボン・ナノ・チューブの析出装置の構成図である。

図１のように、析出装置１は、容器３内にアルコール５が収容されている。アルコール５内には、基板としてシリコン基板７が電極９，１１に接続されている。シリコン基板７は、例えばｐ型シリコン基板（例えば４０μΩ・ｃｍ、６２５μｍ厚さ）である。電極９，１１は、直流電源１３に接続されている。容器３内には、不活性ガスであるアルゴンＡｒが充填されている。容器３は、外部の冷却塔１５に接続されている。

図２は、前記電極９，１１の接続構造を示す斜視図である。シリコン基板７の両端（図示では左端のみ示す）は、一側が絶縁体板１７で支持され、他側に電極９（１１）が突当接触されている。電極９（１１）は、ステンレスで棒状に形成され、その先端がシリコン基板７に突き当てられ、局部的に接触している。

［触媒金属］
前記シリコン基板７には、カーボン・ナノ・チューブ析出を促進させる触媒金属が表面に堆積している。

図３は、シリコン基板７に触媒金属を付着させるレーザ・アブレーション装置の構成図であり、ケース１８内の一方の支持部１９に、ニッケル、鉄などの触媒金属のプレート２１が支持され、他方の支持部２３に、シリコン基板７が支持されている。ケース１８の上部には、ＹＡＧレーザ照射部２５が配置されている。レーザの出力は、例えば波長１．６０μｍ、パルス幅１５ｍｓ、エネルギー８．７５Ｊ／ｓｈｏｔである。

前記ＹＡＧレーザ照射部２５から前記出力でレーザを触媒金属のプレート２１に照射し、レーザアブレーション法によりシリコン基板７に触媒金属の微粒子を堆積させた。

［カーボン・ナノ・チューブ配線］
前記図１のカーボン・ナノ・チューブの析出装置１において、直流電源１３にから例えば１３〜３８Ａの直流通電により、熱源となるシリコン基板７を１０００℃程度の高温に発熱させる。

このとき高温での使用によるアルコールへの引火は、容器３内のアルゴンＡｒにより防止している。

前記通電により、図２のように電極９，１１間に線状に走る電流２５近傍において、シリコン基板７上で対の針状炭素の先端間にカーボン・ナノ・チューブを析出させることができる。

図４は、カーボン・ナノ・チューブの析出結果を示す模式図である。この図４のように、シリコン基板７上には、一対の針状炭素２７，２９が析出し、さらに針状炭素２７，２９の先端間にカーボン・ナノ・チューブ３１が析出し、ワイヤリング対３３が形成された。

図５は、前記図３のレーザアブレーション法によりシリコン基板７に触媒金属の微粒子を堆積させる場合に、レーザ照射回数とワイヤリング対の数との関係を示すグラフである。

図５のように、レーザ照射回数５０ｐｕｌｓｅのときワイヤリング対の数が最大となった。レーザアブレーション法によるレーザ照射回数とワイヤリング対の数とは、一定の関係があるため、種々の条件においてワイヤリング対３１が最大となるレーザ照射回数を選択することで、効率の良いワイヤリング対３１の形成を行わせることができる。

前記ワイヤリング対３１の針状炭素の部分で切り取ると、カーボン・ナノ・チューブ３１の両端に切り取られた針状炭素２７，２９による端子部ができあがっており、端子部を備えたカーボン・ナノ・チューブ配線を簡単に得ることができる。

［実施例１の効果］
本発明実施例のカーボン・ナノ・チューブ配線では、一対の針状炭素２７，２９の先端間にカーボン・ナノ・チューブ３１を備えたため、両端の針状炭素２７，２９が端子部となり、配線等が容易となる。
カーボン・ナノ・チューブの析出装置は、シリコン基板７の表面に一対の電極９，１１を局部接触させ、前記電極９，１１間の通電により加熱しシリコン基板７上で少なくとも一対の針状炭素９，１１の先端間にカーボン・ナノ・チューブ３１を析出させたため、両端に針状炭素９，１１を備えたカーボン・ナノ・チューブ３１を容易に得ることができる。

前記シリコン基板７の表面に、針状炭素２７，２９の先端間でのカーボン・ナノ・チューブ３１の成長を補助する触媒金属を堆積させたため、針状炭素２７，２９を両端に備えたカーボン・ナノ・チューブ３１を確実に得ることができる。

カーボン・ナノ・チューブ３１の析出方法は、シリコン基板７の表面に一対の電極９，１１を局部接触させ、前記電極９，１１間の通電により加熱しシリコン基板７上で少なくとも一対の針状炭素９，１１の先端間にカーボン・ナノ・チューブ３１を析出させたため、両端に針状炭素９，１１を備えたカーボン・ナノ・チューブ３１を容易に得ることができる。

両端の針状炭素９，１１の内、一方をカーボン・ナノ・チューブ３１から切り取れば、原子間力顕微鏡などの探針に容易に用いることができる。

前記析出装置１において、原料のアルコール中に不純物を添加してカーボン・ナノ・チューブを成長させることでｐ型ないしはｎ型の半導体を形成し、それを接合することでナノメートル程度の半導体素子を作成することができる。ｐ型の半導体を作成するときは、不純物として例えばボロンなどの３属の物質を用い、ｎ型の半導体を作成するときは、不純物として例えばリンなどの５属の物質を用いる。

カーボン・ナノ・チューブの析出装置の構成図である（実施例１）。電極の接続構造を示す斜視図である（実施例１）。レーザ・アブレーション装置の構成図である（実施例１）。カーボン・ナノ・チューブの析出結果を示す模式図である（実施例１）。レーザ照射回数とワイヤリング対の数との関係を示すグラフである（実施例１）。

符号の説明

１カーボン・ナノ・チューブの析出装置
７シリコン基板（基板）
９，１１電極
２１プレート（触媒金属）
２７，２９針状炭素
３１カーボン・ナノ・チューブ

Claims

一対の針状炭素の先端間にカーボン・ナノ・チューブを備えた
ことを特徴とするカーボン・ナノ・チューブ配線。
固液界面接触分解法によるカーボン・ナノ・チューブの析出装置において、
基板の表面に一対の電極を局部接触させ、
前記電極間の通電により加熱し基板上で少なくとも一対の針状炭素の先端間にカーボン・ナノ・チューブを析出させた
ことを特徴とするカーボン・ナノ・チューブの析出装置。
請求項２記載のカーボン・ナノ・チューブの析出装置であって、
前記基板の表面に、前記成長を補助する触媒金属を堆積させた
ことを特徴とするカーボン・ナノ・チューブの析出装置。
固液界面接触分解法によるカーボン・ナノ・チューブの析出装置を用い、
原料のアルコール中に不純物を選択して添加し、
基板の表面に一対の電極を局部接触させ、
カーボン・ナノ・チューブを成長させることでｐ型ないしｎ型の半導体を形成し、
それを接合することで形成した
ことを特徴とする半導体素子。
固液界面接触分解法によるカーボン・ナノ・チューブの析出方法において、
基板の表面に一対の電極を局部接触させ、
前記電極間の通電により加熱し基板上で少なくとも一対の針状炭素の先端間にカーボン・ナノ・チューブを析出させた
ことを特徴とするカーボン・ナノ・チューブの配線方法。
一対の針状炭素の先端間にカーボン・ナノ・チューブを備えたカーボン・ナノ・チューブ配線であって、
前記カーボン・ナノ・チューブから前記一方の針状炭素を切り落として形成した
ことを特徴とする原子間力顕微鏡の探針。