JP3605805B2

JP3605805B2 - Method of forming carbon nanowire

Info

Publication number: JP3605805B2
Application number: JP2003005432A
Authority: JP
Inventors: 芳和本間; 慶裕小林; 俊郎荻野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2023-01-14
Also published as: JP2004217456A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーボンからなるナノスケールの細線を形成するカーボンナノ細線の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直径がナノメータスケールのカーボンナノチューブは、パターンを形成した基板上に配置することにより、構造材や配線として、また、電子素子そのものとしての応用が期待される。さらに、カーボンナノチューブは、微細素子およびマイクロマシンの作製に利用される。
【０００３】
このような応用を考えた場合、基板上に位置やサイズを制御してカーボンナノチューブを形成することが重要になる。基板上へのカーボンナノチューブの成長技術は、遷移金属を触媒として、炭化水素を６００〜１０００℃程度の温度で反応させる化学気相成長（ＣＶＤ）法が用いられている。これには、炭化水素の熱分解のみのＣＶＤ法と、プラズマを併用するプラズマＣＶＤ法とがある。いずれの場合にも、カーボンナノチューブが得られる。炭化水素の熱分解のみのＣＶＤ法は次の文献１に記載され、プラズマを併用するプラズマＣＶＤ法は次の文献２に記載されている。
文献１：Ｍ．Ｓ．Ｄｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ，Ｇ．Ｄｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ，Ｐｈ．Ａｖｏｕｒｉｓ（Ｅｄｓ．） “ＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅｓ，Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｂｅｒｌｉｎ，２０００，ｐｐ３２−３９．
文献２：特開２０００−５７９３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、先に述べたＣＶＤ法によるカーボンナノチューブの形成方法には、次のような問題点がある。ＣＶＤ法では、成長温度が比較的低いため、成長したカーボンナノチューブには欠陥が多く、また、曲がりくねった形状になる。このため、位置やサイズを制御して、せっかく基板上にカーボンナノチューブを形成しても、直線的なカーボンナノ細線が得られず、構造材や配線としての利用に適さないという問題があった。
【０００５】
また、２本ないしそれ以上のカーボンナノチューブが交差する接合構造を形成した場合、それらの間の電気的結合が弱いという問題があった。このため、複数のカーボンナノチューブを配線としてつないで、回路を形成することは困難であった。
【０００６】
本発明の目的は、従来のカーボンナノチューブにおける上記の問題を解決し、直線性の優れたカーボンナノ細線を作製するためのカーボンナノ細線の形成方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、空間に保持したカーボンナノチューブに、該カーボンナノチューブを貫通するイオンビームを照射し、該イオンビーム照射により前記カーボンナノチューブをアモルファス化することによって、前記カーボンナノチューブを直線化することを特徴とするカーボンナノ細線の形成方法である。
請求項２の発明は、空間に保持したカーボンナノチューブに、該カーボンナノチューブを貫通するイオンビームを照射し、該イオンビーム照射により前記カーボンナノチューブをアモルファス化することによって、交差して接する複数の前記カーボンナノチューブを融合し、接合構造にすることを特徴とするカーボンナノ細線の形成方法である。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のカーボンナノ細線の形成方法において、前記イオンビームがガリウムイオンビームであることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカーボンナノ細線の形成方法において、空間に保持した前記カーボンナノチューブを微細な構造物の間に架橋して成長したことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のカーボンナノ細線の形成方法において、空間に保持した前記カーボンナノチューブ以外のカーボンナノチューブであり、かつ、基板表面にあるカーボンナノチューブを、前記イオンビーム照射により前記基板から飛び出す原子でスパッタして、前記基板表面にあるカーボンナノチューブを除去することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のカーボンナノ細線の形成方法において、前記イオンビームの照射中あるいは照射後に前記カーボンナノチューブを加熱することを特徴とする。
【０００８】
上記の発明によれば、次のようにしてカーボンナノ細線を形成する。空間に保持したカーボンナノチューブに高速のイオンを照射した場合、イオンのエネルギーが十分に高ければ、カーボンナノチューブはグラファイト層が１層あるいは複数層からなる薄い物質であるので、イオンはカーボンナノチューブ中で停止せず、これを貫通する。イオンが固体中の原子と相互作用する過程で、イオンのエネルギーが固体原子に移譲され、固体原子の位置が大きく変異することにより、イオン損傷が生じる。この損傷は、イオンが減速されて低速になり、原子と衝突して止まる寸前に最大になる。
【０００９】
ところが、カーボンナノチューブ中では、原子の総数が少ないので、高速イオンはほとんど減速を受けずに、カーボンナノチューブを通過する。すなわち、イオンによる損傷がバルクの固体に比較してはるかに少ない。しかし、相互作用が皆無ではなく、カーボンナノチューブを構成する炭素原子の電子とイオンの電荷とのクーロン相互作用のため、炭素原子は強い揺さぶりを受ける。このため、カーボンナノチューブのグラファイト構造の一部ないし全部が破壊され、破壊された部分はアモルファス状になる。この過程で炭素原子の移動が起こり、曲がっていたチューブの長さを最短とするように作用する。
【００１０】
このように、高速のイオンを照射することにより、空間に保持したカーボンナノチューブをアモルファス化し、直線性の高いカーボンナノ細線に変えることができる。また、交差して接する２本ないし複数のカーボンナノチューブはアモルファスとして融合し、電気的に接触した接合構造に変化する。
【００１１】
一方、カーボンナノチューブが基板表面に接触して存在する場合には、カーボンナノチューブを通過したイオンが基板表面で減速されて、基板原子をスパッタする。これによって、基板から飛び出す原子により、カーボンナノチューブが基板原子と一緒にスパッタされる。すなわち、基板表面に接触して存在するカーボンナノチューブを選択的に除去し、空間に保持したカーボンナノチューブだけをカーボンナノ細線として残すことができる。
【００１２】
なお、カーボンナノチューブを貫通できる高速イオンのエネルギーの下限は、カーボンナノチューブの層数とイオンの質量とに依存する。カーボンナノチューブの層数が少ない程、また、イオンの質量が小さい程、低エネルギーのイオンを使用できる。たとえば、Ａｒイオンの場合、単層のカーボンナノチューブに対しては１ｋｅＶでも効果が期待できる。通常使用するエネルギー範囲としては３ｋｅＶ〜５０ｋｅＶが扱い易い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。
【００１４】
［実施の形態１］
本実施の形態によるカーボンナノ細線の形成方法について、図１を用いて説明する。本実施の形態では、カーボンナノチューブにイオンを照射する。
【００１５】
すなわち、シリコンのプロセス技術を用いて、基板１にシリコンの微細な構造物である微細柱２を複数作製する。つぎに、微細柱２を有する基板１に、触媒として鉄の薄膜（厚さ１ｎｍ以下、好ましくは０．５ｎｍ以下）を蒸着し、その後、メタンを原料として９００〜９５０℃でＣＶＤ成長を行う。これによって、微細柱２間を架橋する中空状のカーボンナノチューブ３を成長することができる。
【００１６】
こうして、ＣＶＤ法により、シリコンの微細柱２の間にカーボンナノチューブ３を成長させる。具体的な成長条件は次の文献３に記述されている。
文献３：Ｙ．Ｈｏｍｍａ，Ｔ．Ｙａｍａｓｈｉｔａ，Ｙ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ，ａｎｄＴ．Ｏｇｉｎｏ， ”Ｇｒｏｗｔｈｏｆｓｕｓｐｅｎｄｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｎｅｔｗｏｒｋｓｏｎ１００−ｎｍ−ｓｃａｌｅｓｉｌｉｃｏｎｐｉｌｌａｒｓ” Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１（２００２）２２６１−２２６３
【００１７】
これらのカーボンナノチューブ３は主に微細柱２の上部をつないで成長する。上記の成長条件では、単層のカーボンナノチューブ３、あるいはその束が成長する。架橋の確率を増すには、微細柱２の高さと間隔とを同程度にすることが好ましい。架橋したカーボンナノチューブ３のほかに、基板１の表面にもカーボンナノチューブ４が成長する。異なる微細柱２から成長した複数のカーボンナノチューブ３が交差する構造５も形成される。ＣＶＤ法では成長温度が比較的低いため、成長したこれらのカーボンナノチューブ３は曲がりくねった形状になる。
【００１８】
つぎに、この試料に高速のガリウムイオンビームを照射する。これには、市販の収束イオンビーム（ＦＩＢ）装置を用いるのが便利である。付属の走査電子顕微鏡、あるいはガリウムの収束イオンビーム照射によって生成させる二次電子像を用いて場所を特定すれば、特定の領域にあるカーボンナノチューブに選択的にガリウムイオンＧａ^＋を照射できる。照射条件は、例えば、加速エネルギーを３０ｋｅＶとし、ビーム電流を１〜３ｐＡとし、照射領域を数μｍ×数μｍとする。
【００１９】
ガリウムイオンＧａ^＋の照射量を増すにつれて、曲がって架橋したカーボンナノチューブ３が直線化するのが、二次電子像として観察できる。したがって、二次電子像を見ながら照射量を調整できる。カーボンナノチューブ３あるいはその束の径により最適なイオン照射量は異なるが、多くの場合、全照射量として５×１０^１４〜１×１０^１６ｉｏｎｓ／ｃｍ^２の範囲が適当である。これにより、図２に示すように、ＣＶＤ成長後には曲がって架橋していた中空状のカーボンナノチューブ３がアモルファス化されることにより直線化し、微細柱２間を直線で結ぶ線状のカーボンナノ細線３Ａから成るネットワーク状の形状が得られる。複数のカーボンナノチューブ３が交差する交差構造５は、アモルファス化により交差点が融合し、構造的にも電気的にも完全に接合したカーボンナノ細線３Ａの接合構造５Ａに変化する。
【００２０】
カーボンナノチューブ３が直線化した後も、ガリウムイオンＧａ^＋の照射量をさらに増やしていくと、カーボンナノ細線３Ａが切れ始める。これは、わずかながらも炭素原子がスパッタされるためと、微細柱２とカーボンナノ細線３Ａとが接している部分で、微細柱２の表面がスパッタさせるため、この部分のカーボンナノ細線３Ａもスパッタされて失われていくためである。一方、基板１の表面や微細柱２の側壁にあったカーボンナノチューブ４はすべてスパッタされるので、架橋したカーボンナノ細線３Ａのみを残すことができる。
【００２１】
イオン照射で直線化したカーボンナノ細線３Ａを得た後、そのままでは機械的特性や電気的特性等の向上が不十分な場合には、イオン照射を行ったカーボンナノ細線３Ａを熱処理する。これによって、カーボンナノ細線３Ａのこれらの特性を改善することができる。たとえば、真空中あるいはアルゴンなどの希ガス雰囲気中で、８００〜１２００℃の熱処理を数分〜数１０分行えばよい。あるいは、レーザーを特定のカーボンナノ細線３Ａに選択的に照射して、熱処理を行うこともできる。熱処理はイオン照射中に行うこともできる。この場合には、５００℃程度の比較的低い温度でも、カーボンナノ細線３Ａの特性の改善効果が顕著に現れる場合もある。
【００２２】
［実施の形態２］
本実施の形態によるカーボンナノ細線の形成方法について、図３を用いて説明する。本実施の形態では、マイクログリッド上にカーボンナノチューブを載せて、イオン照射を行う例を示す。
【００２３】
すなわち、透過電子顕微鏡観察に用いられているような、薄膜状のメッシュであるマイクログリッド１１上に、ＣＶＤで成長したカーボンナノチューブ１２を載せる。これには、基板からカーボンナノチューブ１２を削り取り、あるいは、基板を化学的に溶かして、溶液中からカーボンナノチューブ１２をマイクログリッド１１上にすくい取る方法などがある。また、基板を用いないＣＶＤ法の場合は、成長したカーボンナノチューブ１２をそのままマイクログリッド１１上に分散させればよい。ＣＶＤ法では成長温度が比較的低いため、成長したカーボンナノチューブ１２は曲がりくねった形状になる。
【００２４】
カーボンナノチューブ１２を配置した後のイオン照射は、上記の実施形態１と同様にして、高速のガリウムイオンビームによって行う。イオン照射の結果、図４に示すように、カーボンナノチューブ１２のうち、マイクログリッド１１の孔である開口部１１Ａに橋渡しされている部分、および、マイクログリッド１１上であってもグリッドに密着せずに浮き上がっている部分の欠陥が除去され、直線的なカーボンナノ細線１２Ａに変えることができる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態１、２を詳述してきたが、具体的な構成は本実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれる。たとえば、上記実施の形態では、イオンビーム照射でガリウムイオンビームを用いたが、イオンとしてはガリウムイオンに限らず、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン等の希ガスイオン、水素、窒素、酸素、一酸化炭素などの気体のイオンをはじめ、他のイオン種を用いることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べてきたように、空間に保持したカーボンナノチューブに、このカーボンナノチューブを貫通するイオンビームを照射することにより、カーボンナノチューブをアモルファス化し、直線性を向上させることができると共に、交差して接する複数のカーボンナノチューブはアモルファスとして融合し、電気的に接触した接合構造に変化することができる。さらに、基板表面に接触して存在するカーボンナノチューブを選択的に除去し、空間に保持したカーボンナノチューブだけをカーボンナノ細線として残すことができる。これによって、カーボンから成るナノメータスケールの細線を架橋させて形成することができ、カーボンナノ細線の産業応用に多大な進歩をもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１によるカーボンナノ細線の形成方法におけるイオン照射時を説明するための説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるカーボンナノ細線の形成方法におけるイオン照射後を説明するための説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２におけるカーボンナノ細線の形成方法におけるイオン照射時を説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２によるカーボンナノ細線の形成方法におけるイオン照射後を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１基板
２微細柱
３、４カーボンナノチューブ
３Ａカーボンナノ細線
５交差構造
５Ａ接合構造
１１マイクログリッド
１１Ａ開口部
１２カーボンナノチューブ
１２Ａカーボンナノ細線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for forming a carbon nanowire that forms a nanoscale wire made of carbon.
[0002]
[Prior art]
By placing carbon nanotubes having a diameter of nanometer scale on a substrate on which a pattern is formed, it is expected to be applied as a structural material or wiring, or as an electronic element itself. Further, carbon nanotubes are used for manufacturing fine elements and micromachines.
[0003]
When considering such applications, it is important to control the position and size on the substrate to form carbon nanotubes. As a technique for growing carbon nanotubes on a substrate, a chemical vapor deposition (CVD) method in which a hydrocarbon is reacted at a temperature of about 600 to 1000 ° C. using a transition metal as a catalyst is used. This includes a CVD method using only thermal decomposition of hydrocarbons and a plasma CVD method using plasma in combination. In each case, carbon nanotubes are obtained. A CVD method using only thermal decomposition of hydrocarbons is described in the following document 1, and a plasma CVD method using plasma is described in the following document 2.
Reference 1: M. S. Dresselhaus, G .; Dresselhaus, Ph. Avouris (Eds.) "Carbon Nanotubes, Synthesis, Structures, properties, and Applications", Springer, Berlin, 2000, pp 32-39.
Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-57934
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described method of forming carbon nanotubes by the CVD method has the following problems. In the CVD method, since the growth temperature is relatively low, the grown carbon nanotube has many defects and has a meandering shape. For this reason, even if the position and size are controlled and carbon nanotubes are formed on the substrate with great effort, linear carbon nanowires cannot be obtained, which is not suitable for use as a structural material or wiring.
[0005]
Further, when a junction structure in which two or more carbon nanotubes intersect is formed, there is a problem that electrical coupling between them is weak. For this reason, it has been difficult to form a circuit by connecting a plurality of carbon nanotubes as wiring.
[0006]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in conventional carbon nanotubes and to provide a method of forming carbon nanowires for producing carbon nanowires having excellent linearity.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention of claim 1 irradiates a carbon nanotube held in a space with an ion beam penetrating the carbon nanotube, and amorphizes the carbon nanotube by the ion beam irradiation, A method for forming a carbon nanowire, comprising linearizing the carbon nanotube .
The invention according to claim 2 is directed to irradiating the carbon nanotube held in space with an ion beam penetrating the carbon nanotube, and amorphizing the carbon nanotube by the ion beam irradiation, so that the plurality of carbon nanotubes crossing and contacting each other are irradiated. This is a method for forming carbon nanowires, characterized by fusing nanotubes to form a bonded structure.
A third aspect of the present invention is the method for forming a carbon nanowire according to the first or second aspect , wherein the ion beam is a gallium ion beam.
According to a fourth aspect of the present invention, in the method of forming a carbon nanowire according to any one of the first to third aspects, the carbon nanotubes held in a space are grown by being crosslinked between fine structures. Features.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the method of forming a carbon nanowire according to any one of the first to fourth aspects, wherein the carbon nanotubes are carbon nanotubes other than the carbon nanotubes held in a space , and the carbon nanotubes on the substrate surface. Is sputtered with atoms ejected from the substrate by the ion beam irradiation to remove carbon nanotubes on the substrate surface .
According to a sixth aspect of the present invention, in the method for forming a carbon nanowire according to any one of the first to fifth aspects, the carbon nanotubes are heated during or after the irradiation of the ion beam.
[0008]
According to the above invention, a carbon nanowire is formed as follows. When irradiating carbon nanotubes in space with high-speed ions, if the energy of the ions is sufficiently high, the carbon nanotubes are thin substances consisting of one or more graphite layers. Without penetrating this. In the process in which the ions interact with the atoms in the solid, the energy of the ions is transferred to the solid atoms, and the position of the solid atoms is greatly changed, thereby causing ion damage. This damage is greatest just before the ions are slowed down and slowed down before colliding with the atoms and stopping.
[0009]
However, since the total number of atoms in the carbon nanotube is small, the fast ions pass through the carbon nanotube with little deceleration. That is, ionic damage is much less than bulk solids. However, the interaction is not completely absent, and the carbon atom is strongly shaken by the Coulomb interaction between the electron of the carbon atom constituting the carbon nanotube and the charge of the ion. For this reason, part or all of the graphite structure of the carbon nanotube is broken, and the broken part becomes amorphous. During this process, carbon atoms are transferred, which acts to minimize the length of the bent tube.
[0010]
By irradiating with high-speed ions in this way, the carbon nanotubes held in the space can be made amorphous to be converted into highly linear carbon nanowires. In addition, two or more carbon nanotubes that cross and contact each other are fused as amorphous, and change to a bonding structure that is in electrical contact.
[0011]
On the other hand, when the carbon nanotubes are present in contact with the substrate surface, ions passing through the carbon nanotubes are decelerated on the substrate surface to sputter the substrate atoms. Thereby, the carbon nanotubes are sputtered together with the substrate atoms by the atoms jumping out of the substrate. That is, the carbon nanotubes existing in contact with the substrate surface can be selectively removed, and only the carbon nanotubes held in the space can be left as carbon nanowires.
[0012]
Note that the lower limit of the energy of the fast ions that can penetrate the carbon nanotube depends on the number of layers of the carbon nanotube and the mass of the ions. As the number of layers of carbon nanotubes is smaller and the mass of ions is smaller, ions with lower energy can be used. For example, in the case of Ar ions, an effect of 1 keV can be expected for a single-walled carbon nanotube. An energy range of usually used is 3 keV to 50 keV for easy handling.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
[Embodiment 1]
A method for forming a carbon nanowire according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment mode, the carbon nanotubes are irradiated with ions.
[0015]
That is, a plurality of micro pillars 2 which are micro structures of silicon are formed on the substrate 1 by using the silicon process technology. Next, an iron thin film (having a thickness of 1 nm or less, preferably 0.5 nm or less) is deposited as a catalyst on the substrate 1 having the fine columns 2, and then CVD is performed at 900 to 950 ° C. using methane as a raw material. Thereby, the hollow carbon nanotubes 3 bridging between the fine columns 2 can be grown.
[0016]
Thus, the carbon nanotubes 3 are grown between the micro pillars 2 of silicon by the CVD method. Specific growth conditions are described in the following reference 3.
Reference 3: Y. Homma, T .; Yamashita, Y .; Kobayashi, and T.W. Ogino, "Growth of suspended carbon nanonetworks on 100-nm-scale silicon pillars" Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 2261-2263
[0017]
These carbon nanotubes 3 mainly grow by connecting the tops of the fine columns 2. Under the above growth conditions, a single-walled carbon nanotube 3 or a bundle thereof grows. In order to increase the probability of cross-linking, it is preferable to make the height and the interval of the fine columns 2 approximately equal. In addition to the crosslinked carbon nanotubes 3, the carbon nanotubes 4 grow on the surface of the substrate 1. A structure 5 where a plurality of carbon nanotubes 3 grown from different microcolumns 2 intersect is also formed. Since the growth temperature is relatively low in the CVD method, these grown carbon nanotubes 3 have a meandering shape.
[0018]
Next, the sample is irradiated with a high-speed gallium ion beam. For this purpose, it is convenient to use a commercially available focused ion beam (FIB) device. If the location is specified using an attached scanning electron microscope or a secondary electron image generated by irradiation of a focused ion beam of gallium, gallium ions Ga ⁺ can be selectively irradiated to carbon nanotubes in a specific region. The irradiation conditions are, for example, an acceleration energy of 30 keV, a beam current of 1 to 3 pA, and an irradiation area of several μm × several μm.
[0019]
It can be observed as a secondary electron image that the bent and cross-linked carbon nanotubes 3 become linear as the irradiation amount of the gallium ions Ga ⁺ increases. Therefore, the irradiation amount can be adjusted while viewing the secondary electron image. The optimum ion irradiation amount varies depending on the diameter of the carbon nanotubes 3 or the bundle thereof, but in most cases, the total irradiation amount is appropriately in the range of 5 × 10 ¹⁴ to 1 × 10 ¹⁶ ions / cm ² . As a result, as shown in FIG. 2, the hollow carbon nanotubes 3 that have been bent and cross-linked after the CVD growth are made amorphous by being made amorphous, and linearized, and linear carbon nanowires connecting the fine columns 2 with straight lines. A network-like shape consisting of 3A is obtained. The intersection structure 5 in which the plurality of carbon nanotubes 3 intersect changes into a junction structure 5A of carbon nanowires 3A that are completely joined both structurally and electrically, due to the fusion of the intersections due to amorphization.
[0020]
Even after the carbon nanotubes 3 are linearized, if the irradiation amount of gallium ions Ga ⁺ is further increased, the carbon nanowires 3A start to be cut. This is because the carbon atoms are sputtered to a small extent, and the surface of the fine column 2 is sputtered at the portion where the fine column 2 and the carbon nano fine line 3A are in contact with each other. It is because it is lost. On the other hand, since all the carbon nanotubes 4 existing on the surface of the substrate 1 and the side walls of the fine columns 2 are sputtered, only the crosslinked carbon nanowires 3A can be left.
[0021]
After the carbon nanowires 3A linearized by ion irradiation are obtained, if the mechanical properties, electrical properties, and the like are not sufficiently improved as they are, the carbon nanowires 3A subjected to ion irradiation are heat-treated. Thereby, these characteristics of the carbon nanowires 3A can be improved. For example, heat treatment at 800 to 1200 ° C. may be performed for several minutes to several tens of minutes in a vacuum or a rare gas atmosphere such as argon. Alternatively, heat treatment can be performed by selectively irradiating a specific carbon nanowire 3A with a laser. The heat treatment can be performed during ion irradiation. In this case, even at a relatively low temperature of about 500 ° C., the effect of improving the characteristics of the carbon nanowires 3A may be remarkably exhibited.
[0022]
[Embodiment 2]
A method for forming a carbon nanowire according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, an example is described in which carbon nanotubes are placed on a microgrid and ion irradiation is performed.
[0023]
That is, the carbon nanotubes 12 grown by CVD are placed on the microgrid 11 which is a thin film mesh as used in transmission electron microscope observation. For example, there is a method of scraping the carbon nanotubes 12 from the substrate or chemically dissolving the substrate and scooping the carbon nanotubes 12 from the solution onto the microgrid 11. In the case of a CVD method using no substrate, the grown carbon nanotubes 12 may be dispersed on the microgrid 11 as they are. Since the growth temperature is relatively low in the CVD method, the grown carbon nanotubes 12 have a meandering shape.
[0024]
The ion irradiation after disposing the carbon nanotubes 12 is performed by a high-speed gallium ion beam in the same manner as in the first embodiment. As a result of the ion irradiation, as shown in FIG. 4, the carbon nanotube 12 does not adhere to the grid even on the portion bridged by the opening portion 11A, which is the hole of the microgrid 11, and even on the microgrid 11. The defect in the portion that is raised above is removed, and it can be changed to a linear carbon nanowire 12A.
[0025]
As described above, the first and second embodiments of the present invention have been described in detail. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like within a range not departing from the gist of the present invention. Are also included in the present invention. For example, in the above embodiment, a gallium ion beam was used for ion beam irradiation, but the ions are not limited to gallium ions, and rare gas ions such as helium, neon, argon, xenon, and krypton, hydrogen, nitrogen, oxygen, Other ionic species can be used, including gaseous ions such as carbon monoxide.
[0026]
【The invention's effect】
As has been described above, the carbon nanotubes were kept in the space, by irradiating an ion beam passing through the carbon nanotube, a carbon nanotube and amorphous, Rutotomoni can be improved linearity, contact intersect A plurality of carbon nanotubes can be fused as amorphous and change to a contact structure in electrical contact. Further, the carbon nanotubes existing in contact with the substrate surface can be selectively removed, and only the carbon nanotubes held in the space can be left as fine carbon nanowires. Thereby, a nanometer-scale fine wire made of carbon can be formed by cross-linking, and a great advance can be brought about industrial application of the carbon nanowire.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining ion irradiation in a method of forming a carbon nanowire according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining after ion irradiation in the method for forming carbon nanowires according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining ion irradiation in a method for forming a carbon nanowire in Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining after ion irradiation in a method of forming a carbon nanowire according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Micro column 3, 4 Carbon nanotube 3A Carbon nanowire 5 Cross structure 5A Joining structure 11 Microgrid 11A Opening 12 Carbon nanotube 12A Carbon nanowire

Claims

Irradiating the carbon nanotube held in space with an ion beam penetrating the carbon nanotube ,
The method for forming a carbon nanowire , wherein the carbon nanotube is made amorphous by the ion beam irradiation to linearize the carbon nanotube .

Irradiate the carbon nanotube held in space with an ion beam penetrating the carbon nanotube,
By making the carbon nanotubes amorphous by the ion beam irradiation, a plurality of the carbon nanotubes crossing and in contact with each other are fused to form a bonded structure.
A method for forming a carbon nanowire, comprising:

Method of forming a carbon nanowire according to claim 1 or 2, wherein the ion beam is a gallium ion beam.

The method for forming a carbon nanowire according to any one of claims 1 to 3, wherein the carbon nanotubes held in a space are grown by crosslinking between fine structures.

Carbon nanotubes other than the carbon nanotubes held in a space , and the carbon nanotubes on the substrate surface are sputtered with atoms ejected from the substrate by the ion beam irradiation to remove the carbon nanotubes on the substrate surface. The method for forming a carbon nanowire according to any one of claims 1 to 4 , characterized in that:

The method for forming a carbon nanowire according to any one of claims 1 to 5 , wherein the carbon nanotube is heated during or after the irradiation of the ion beam.