JP2011079706A - カーボンナノチューブデバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チタン、タンタル、バナジウム及びニオブからなる群から選択された少なくとも一種の金属の酸化物、窒化物又は酸窒化物を含む下地膜2を形成する。下地膜2上に、コバルト、ニッケル及び鉄からなる群から選択された一種の第1の金属、並びにチタン、タンタル、バナジウム及びニオブからなる群から選択された少なくとも一種の第2の金属を含む触媒粒子3を分散させる。下地膜2の温度を450℃以下として触媒粒子3からカーボンナノチューブ4を成長させる。
【選択図】図1
Description
第1の実験では、下地膜として窒化タンタル膜(厚さ:15nm)をスパッタリング法により形成した。窒化タンタル膜を形成する際には、チャンバ内にArガスを16sccmの流量で供給し、N2ガスを6sccmの流量で供給した。下地膜の形成後に、触媒粒子としてVCo合金粒子を下地膜上に分散させた。VCo合金中のVの割合は20原子%、Coの割合は80原子%とした。その後、アセチレンガスをアルゴンガスにより、5ppm、50ppm又は500ppmまで希釈した原料ガスをチャンバ内に供給してカーボンナノチューブを成長させた。そして、カーボンナノチューブの走査型電子顕微鏡(SEM)写真を撮影した。この結果を図2に示す。また、図3に、図2のSEM写真を模式的に示す。
第2の実験では、下地膜として窒化タンタル膜(厚さ:15nm)をスパッタリング法により形成した。窒化タンタル膜を形成する際には、チャンバ内にArガス及びN2ガスを種々の流量で供給した。これらの流量を表1に示す。下地膜の形成後に、触媒粒子としてTaCo合金粒子を下地膜上に分散させた。TaCo合金中のTaの割合は20原子%、Coの割合は80原子%とした。その後、アセチレンガスをアルゴンガスにより、5ppmまで希釈した原料ガスをチャンバ内に供給してカーボンナノチューブを成長させた。そして、カーボンナノチューブのSEM写真を撮影した。この結果を図4に示す。また、図5に、図4のSEM写真を模式的に示す。
第3の実験では、下地膜として窒化タンタル膜(厚さ:15nm)をスパッタリング法により形成した。窒化タンタル膜を形成する際には、チャンバ内にArガス及びN2ガスを種々の流量で供給した。これらの流量を表2に示す。下地膜の形成後に、触媒粒子としてVCo合金粒子を下地膜上に分散させた。VCo合金中のVの割合は20原子%、Coの割合は80原子%とした。その後、アセチレンガスをアルゴンガスにより、5ppmまで希釈した原料ガスをチャンバ内に供給してカーボンナノチューブを成長させた。そして、カーボンナノチューブのSEM写真を撮影した。この結果を図6に示す。また、図7に、図6のSEM写真を模式的に示す。
第4の実験では、下地膜としてTiN膜(厚さ:5nm)をスパッタリング法により形成した。TiN膜を形成する際には、チャンバ内にArガスを100sccmの流量で供給し、N2ガスを8sccmの流量で供給した。下地膜の形成後に、触媒粒子を下地膜上に分散させた。触媒粒子の組成を表3に示す。その後、アセチレンガスをアルゴンガスにより、5ppmまで希釈した原料ガスをチャンバ内に供給してカーボンナノチューブを成長させた。そして、カーボンナノチューブのSEM写真を撮影した。この結果を図8に示す。また、図9に、図8のSEM写真を模式的に示す。
チタン、タンタル、バナジウム及びニオブからなる群から選択された少なくとも一種の金属の酸化物、窒化物又は酸窒化物を含む下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に、コバルト、ニッケル及び鉄からなる群から選択された一種の第1の金属、並びにチタン、タンタル、バナジウム及びニオブからなる群から選択された少なくとも一種の第2の金属を含む触媒粒子を分散させる工程と、
前記下地膜の温度を450℃以下として前記触媒粒子からカーボンナノチューブを成長させる工程と、
を有することを特徴とするカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
前記カーボンナノチューブを成長させる工程において、不活性ガスによりアセチレンを1000ppm以下の濃度に希釈した原料ガスを用いることを特徴とする付記1に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
前記触媒粒子として、直径が5nm以下のものを用いることを特徴とする付記1又は2に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
前記触媒粒子中の前記第1の金属及び前記第2の金属の総量に対する前記第1の金属の割合は、60原子%乃至90原子%であることを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
前記触媒粒子をレーザアブレーション法により分散させることを特徴とする付記1乃至4のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
前記下地膜をスパッタリング法により形成することを特徴とする付記1乃至5のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
前記触媒粒子からカーボンナノチューブを成長させる際の前記下地膜の温度を400℃未満とすることを特徴とする付記1乃至6のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
前記触媒粒子からカーボンナノチューブを成長させる際の前記下地膜の温度を340℃以上とすることを特徴とする付記1乃至7のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
前記下地膜は、30質量%乃至70質量%の窒素を含有していることを特徴とする付記1乃至8のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
前記下地膜の厚さを、0.5nm乃至15nmとすることを特徴とする付記1乃至9のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
2:下地膜
3:触媒粒子
4:カーボンナノチューブ
Claims (5)
- チタン、タンタル、バナジウム及びニオブからなる群から選択された少なくとも一種の金属の酸化物、窒化物又は酸窒化物を含む下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に、コバルト、ニッケル及び鉄からなる群から選択された一種の第1の金属、並びにチタン、タンタル、バナジウム及びニオブからなる群から選択された少なくとも一種の第2の金属を含む触媒粒子を分散させる工程と、
前記下地膜の温度を450℃以下として前記触媒粒子からカーボンナノチューブを成長させる工程と、
を有することを特徴とするカーボンナノチューブデバイスの製造方法。 - 前記カーボンナノチューブを成長させる工程において、不活性ガスによりアセチレンを1000ppm以下の濃度に希釈した原料ガスを用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デバイスの製造方法。
- 前記触媒粒子として、直径が5nm以下のものを用いることを特徴とする請求項1又は2に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
- 前記触媒粒子中の前記第1の金属及び前記第2の金属の総量に対する前記第1の金属の割合は、60原子%乃至90原子%であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
- 前記触媒粒子をレーザアブレーション法により分散させることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブデバイスの製造方法。
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