JP4900791B2 - CNT manufacturing apparatus, CNT manufacturing method, and CNT manufacturing program - Google Patents

CNT manufacturing apparatus, CNT manufacturing method, and CNT manufacturing program Download PDF

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本発明は、CNT製造装置、CNTの製造方法、及び、CNT製造用プログラムに関し、更に詳しくは、CNTの成長高さによらずCNTの成長速度をその場観察することが可能であり、かつ、CNTの成長速度が最適値となる最適成長条件への変更が容易なCNT製造装置、CNTの製造方法、及び、CNT製造用プログラムに関する。   The present invention relates to a CNT manufacturing apparatus, a CNT manufacturing method, and a CNT manufacturing program. More specifically, the CNT growth rate can be observed in situ regardless of the CNT growth height, and The present invention relates to a CNT manufacturing apparatus, a CNT manufacturing method, and a CNT manufacturing program that can be easily changed to an optimal growth condition at which the CNT growth rate becomes an optimal value.

カーボンナノチューブ(CNT)は、黒鉛の一層に相当するグラフェンシート(炭素原子が六角網目状に配列したシート)を筒状に丸めた立体構造を持つ。CNTは、1枚の円筒状グラフェンシートからなる単層CNTと、複数枚の円筒状グラフェンシートが同心円状に重なった多層CNTとがある。また、合成された未処理のCNTの先端は、通常、「キャップ」と呼ばれる半球状のグラファイト層で閉じられた構造になっている。   Carbon nanotubes (CNT) have a three-dimensional structure in which graphene sheets corresponding to one layer of graphite (sheets in which carbon atoms are arranged in a hexagonal network) are rolled into a cylindrical shape. The CNT includes a single-walled CNT made of one cylindrical graphene sheet and a multi-walled CNT in which a plurality of cylindrical graphene sheets are concentrically overlapped. In addition, the tip of the synthesized unprocessed CNT usually has a structure closed with a hemispherical graphite layer called “cap”.

CNTは、nmオーダーの直径と、μm〜cmオーダーの長さを有しており、アスペクト比が極めて大きく、先端の曲率半径が数nm〜数十nmと極めて小さいという特徴がある。CNTは、機械的にも強靱で、化学的・熱的安定性に優れ、円筒部のらせん構造に応じて金属にも半導体にもなるという特徴がある。そのため、CNTは、発光デバイス用の電子配線材料、放熱材料、繊維材料、電子放出源(面光源)、トランジスタ材料、電子顕微鏡用の電子放出源(点光源)、あるいは、SPM用の探針等への応用が期待されている。   CNTs have a diameter on the order of nm and a length on the order of μm to cm, have an extremely large aspect ratio, and have a feature that the radius of curvature of the tip is as small as several nm to several tens of nm. CNT is mechanically tough, has excellent chemical and thermal stability, and is characterized by being both a metal and a semiconductor depending on the helical structure of the cylindrical portion. Therefore, CNT is an electronic wiring material for a light emitting device, a heat dissipation material, a fiber material, an electron emission source (surface light source), a transistor material, an electron emission source for an electron microscope (point light source), a probe for SPM, etc. Application to is expected.

CNTを合成する方法には、
(1)Arや水素等の気体雰囲気中において、触媒を混ぜた炭素棒間でアーク放電を行わせ、チャンバー外壁や陰極上にCNTを堆積させるアーク法、
(2)触媒を混ぜたグラファイトの表面にYAGレーザー等の強いパルス光を当て、これにより発生した炭素の煙を電気炉で加熱し、反応管の側壁にCNTを付着させるレーザー蒸発法、
(3)触媒金属微粒子上で炭素化合物(例えば、メタン、アセチレン、ベンゼン、エタノールなど)を熱分解させる化学気相成長(CVD)法、
などが知られている。
To synthesize CNT,
(1) An arc method in which arc discharge is performed between carbon rods mixed with a catalyst in a gas atmosphere such as Ar or hydrogen, and CNT is deposited on the outer wall or cathode of the chamber,
(2) A laser evaporation method in which a strong pulsed light such as a YAG laser is applied to the surface of the graphite mixed with the catalyst, the generated carbon smoke is heated in an electric furnace, and CNTs adhere to the side walls of the reaction tube.
(3) a chemical vapor deposition (CVD) method in which a carbon compound (for example, methane, acetylene, benzene, ethanol, etc.) is thermally decomposed on catalytic metal fine particles,
Etc. are known.

(1)及び(2)の合成法により得られるCNTは、いずれも完全にランダムな方向を向いて絡み合った状態になっている。また、多量のカーボンナノカプセルやアモルファス粒子等を含んでいる場合もある。一方、CNTの持つ究極の異方性を最大限に引き出すためには、多数本のCNTを基材表面に配向させることが望ましい。また、CNTを電子配線材料、放熱材料、繊維材料等に応用する場合において、高電流密度、高熱伝導性、高強度等を得るためには、CNTを基板表面に高密度に生成させることが望ましく、(3)のCVD法がこの目的に適する。   The CNTs obtained by the synthesis methods (1) and (2) are both in a state of being intertwined in a completely random direction. Moreover, it may contain a large amount of carbon nanocapsules, amorphous particles, and the like. On the other hand, in order to maximize the ultimate anisotropy of CNTs, it is desirable to orient a large number of CNTs on the substrate surface. In addition, when applying CNTs to electronic wiring materials, heat dissipation materials, fiber materials, etc., in order to obtain high current density, high thermal conductivity, high strength, etc., it is desirable to generate CNTs at a high density on the substrate surface. The CVD method (3) is suitable for this purpose.

基板表面に触媒粒子を担持させ、基板表面にほぼ垂直に高密度のCNTを生成させる場合、CNTの成長速度は、温度、圧力、ガス流量などの複数の成長条件に依存する。従来、これらの成長条件とCNTの成長速度との関係を調べる場合には、
(a) 成長条件を変化させてCNTの成長実験を行い、
(b) 実験終了後に製造装置内から基板を取り出し、CNTの成長高さを電子顕微鏡などで測定し、
(c) 測定された成長高さから成長速度を算出する
という方法が用いられていた。
しかしながら、このような方法では、条件を変更するごとに実験を行う必要がある。そのため、より高いCNT成長速度を得る条件を決定するためには、多数回の実験を行う必要がある。
また、CNTは、炭素源が触媒粒子まで拡散することによって成長が進行するので、CNTの成長速度は、CNTの成長高さ、触媒粒子の周囲の環境などに依存して変化する。しかしながら、従来の方法により得られる成長速度は、ある条件下での平均値のみであり、成長速度の経時変化を知ることができない。
When catalyst particles are supported on the substrate surface and high density CNTs are generated substantially perpendicular to the substrate surface, the growth rate of the CNTs depends on a plurality of growth conditions such as temperature, pressure, and gas flow rate. Conventionally, when investigating the relationship between these growth conditions and the growth rate of CNTs,
(A) Perform growth experiment of CNT by changing the growth conditions,
(B) After completion of the experiment, the substrate is taken out from the manufacturing apparatus, and the growth height of the CNT is measured with an electron microscope, etc.
(C) The method of calculating the growth rate from the measured growth height has been used.
However, in such a method, it is necessary to perform an experiment every time the condition is changed. Therefore, in order to determine the conditions for obtaining a higher CNT growth rate, it is necessary to perform many experiments.
In addition, since the growth of CNT progresses as the carbon source diffuses to the catalyst particles, the growth rate of CNT changes depending on the growth height of CNT, the environment around the catalyst particles, and the like. However, the growth rate obtained by the conventional method is only an average value under a certain condition, and a change with time of the growth rate cannot be known.

そこでこの問題を解決するために、CNTの成長高さをその場測定する方法に関し、従来から種々の提案がなされている。
これまでに報告されているその場測定法としては、具体的には、
(1) 基板表面から反射する光とCNT表面から反射する光の行程差を用いてCNTの成長高さをその場測定する光学的干渉法(非特許文献1、2)、
(2) CNTを成長させた基板に光を当て、基板を透過した光の強度から光吸収率を求め、光吸収率を用いてCNTの成長高さをその場測定する光学吸収法(非特許文献3)、
(3) 基板にスリットを設け、スリットの内周面に対して垂直にCNTを成長させ、レーザー光をこのスリットで回折させることによりCNTの成長高さをその場測定する単スリットレーザー回折法(非特許文献4)、
などが知られている。
In order to solve this problem, various proposals have conventionally been made regarding methods for measuring in situ the growth height of CNTs.
As for the in-situ measurement methods reported so far, specifically,
(1) Optical interferometry (Non-Patent Documents 1 and 2) that measures the growth height of CNTs in situ using the process difference between the light reflected from the substrate surface and the light reflected from the CNT surface;
(2) An optical absorption method in which light is applied to a substrate on which CNTs are grown, the light absorption rate is obtained from the intensity of the light transmitted through the substrate, and the growth height of the CNTs is measured in situ using the light absorption rate (non-patented) Reference 3),
(3) A single slit laser diffraction method in which a slit is formed in a substrate, CNT is grown perpendicularly to the inner peripheral surface of the slit, and laser light is diffracted by this slit to measure the growth height of the CNT in situ ( Non-patent document 4),
Etc. are known.

Nano Lett. 3(2003)863-865Nano Lett. 3 (2003) 863-865 Carbon 41(2003)583-585Carbon 41 (2003) 583-585 Chem. Phys. Lett. 403(2005)320-323Chem. Phys. Lett. 403 (2005) 320-323 Nano Lett. 4(2004)1613-1620Nano Lett. 4 (2004) 1613-1620

光学的干渉法においては、CNTの膜厚が厚くなると、干渉振幅が減衰する。また、CNTの膜厚がさらに厚くなると、光の不透過により測定不能となる。そのため、光学的干渉法の測定限界は、数μm程度である。
光学吸収法においては、光の吸収率は、CNTの成長高さだけではなく、基板表面に成長したCNTの密度にも依存する。また、CNTの膜厚がある一定値以上になると、光吸収率が飽和する。そのため、光吸収法は、均一に成長したCNTに対してのみ適用可能であり、その測定限界は、10μm程度である。
単スリットレーザー回折法においては、測定可能な膜厚の最大値がスリットの幅で制限される。また、CNTの成長量もスリット形状の影響を受ける。
また、これらの方法は、いずれもCNTの成長量を直接観察しているのではなく、光やレーザーに生じる影響を検出する間接的な膜厚測定法である。そのため、
(1) 成長量が増えるに従い、測定誤差が生じやすくなる、
(2) 測定方法が条件振りを行うために必要な膜厚レンジを網羅していない、
(3) 試料の特殊形状が成長速度変化に影響する、
などの問題がある。
さらに、CNTの成長量をその場測定し、成長中にCNTの成長条件を変化させ、CNTを最適条件下で成長させる方法が提案された例は、従来にはない。
In the optical interferometry, the interference amplitude decreases as the CNT film thickness increases. Moreover, when the film thickness of CNT becomes thicker, it becomes impossible to measure due to light impermeability. Therefore, the measurement limit of the optical interferometry is about several μm.
In the optical absorption method, the light absorption rate depends not only on the growth height of CNTs but also on the density of CNTs grown on the substrate surface. Further, when the film thickness of the CNT becomes a certain value or more, the light absorption rate is saturated. Therefore, the light absorption method can be applied only to uniformly grown CNTs, and the measurement limit is about 10 μm.
In the single slit laser diffraction method, the maximum measurable film thickness is limited by the slit width. Further, the growth amount of CNT is also affected by the slit shape.
In addition, these methods are not direct observations of the growth amount of CNT, but are indirect film thickness measurement methods for detecting the effects on light and laser. for that reason,
(1) As the amount of growth increases, measurement errors are likely to occur.
(2) The measurement method does not cover the film thickness range necessary for performing conditions.
(3) The special shape of the sample affects the growth rate change.
There are problems such as.
Furthermore, there has never been proposed an example in which a method for measuring CNT growth in situ, changing CNT growth conditions during growth, and growing CNT under optimum conditions has never been proposed.

本発明が解決しようとする課題は、CNTの成長高さによらずCNTの成長速度をその場観察することが可能なCNT製造装置、CNTの製造方法、及び、CNT製造用プログラムを提供することにある。
本発明が解決しようとする課題は、CNTの成長速度が最適値となる最適成長条件への変更が容易なCNT製造装置、CNTの製造方法、及び、CNT製造用プログラムを提供することにある。
さらに、本発明が解決しようとする他の課題は、測定誤差が小さく、測定可能な膜厚レンジが広く、かつ、測定に際して特殊な試料形状が不要なCNT製造装置、CNTの製造方法、及び、CNT製造用プログラムを提供することにある。
The problem to be solved by the present invention is to provide a CNT manufacturing apparatus, a CNT manufacturing method, and a CNT manufacturing program capable of in-situ observation of the CNT growth rate regardless of the CNT growth height. It is in.
The problem to be solved by the present invention is to provide a CNT manufacturing apparatus, a CNT manufacturing method, and a CNT manufacturing program that can be easily changed to an optimal growth condition where the growth rate of the CNT becomes an optimal value.
Furthermore, other problems to be solved by the present invention include a CNT manufacturing apparatus, a CNT manufacturing method, a measurement error is small, a measurable film thickness range is wide, and a special sample shape is not required for measurement, and It is to provide a program for manufacturing CNTs.

上記課題を解決するために本発明に係るCNT製造装置は、
基板が載置された容器内に炭素源を供給し、前記基板上にCNTを成長させるCNT成長手段と、
前記CNTの成長高さをその場測定する観察手段とを備え、
前記観察手段は、
前記基板の側面の画像を捉えるための光学マイクロスコープと、
前記画像をデジタルデータとして記憶するデジタルカメラと、
を備えている。
前記制御手段は、前記デジタルデータを処理して前記成長高さを算出する画像処理装置をさらに備えていても良い。
また、前記CNT製造装置は、
前記成長高さから前記CNTの成長速度を算出し、前記成長速度に基づき、前記CNTの成長条件を最適成長条件に変更する制御手段
をさらに備えていても良い。
In order to solve the above problems, the CNT manufacturing apparatus according to the present invention is:
CNT growth means for supplying a carbon source into a container on which the substrate is placed and growing CNTs on the substrate;
An observation means for measuring the growth height of the CNT in situ,
The observation means includes
An optical microscope for capturing an image of a side surface of the substrate;
A digital camera for storing the image as digital data;
It has.
The control means may further include an image processing device that processes the digital data and calculates the growth height.
The CNT manufacturing apparatus
Control means for calculating a growth rate of the CNT from the growth height and changing the growth condition of the CNT to an optimum growth condition based on the growth rate may be further provided.

本発明に係るCNTの製造方法は、
本発明に係るCNT製造装置を用いて、CNTの成長高さをその場測定しながら前記CNTを成長させる第1工程と、
所定時間経過後に、一時的に前記CNTの成長条件を変更する第2工程と、
一時的に変更された前記成長条件下における前記成長高さを測定する第3工程と、
前記成長高さから成長速度を求め、前記成長速度が最適値となる最適成長条件を決定する第4工程と、
前記成長条件を前記最適成長条件に変更する第5工程と
を備えている。
The method for producing CNTs according to the present invention is as follows:
A first step of growing the CNT while measuring the growth height of the CNT in situ using the CNT manufacturing apparatus according to the present invention;
A second step of temporarily changing the growth conditions of the CNT after a predetermined time has elapsed;
A third step of measuring the growth height under the temporarily changed growth conditions;
A fourth step of obtaining a growth rate from the growth height and determining an optimum growth condition at which the growth rate is an optimum value;
And a fifth step of changing the growth condition to the optimum growth condition.

さらに、本発明に係るCNT製造用プログラムは、
コンピュータを、
CNT製造装置内で製造されているCNTの成長条件、並びに、前記成長条件下における前記CNTの成長高さ及び計測時刻をメモリに記憶させる第1手段、
前記成長高さと前記測定時刻から前記CNTの成長速度を算出し、前記メモリに記憶させる第2手段、
所定時間経過後に、前記CNT製造装置に対して、一時的に前記成長条件の変更を指示する第3手段、
一時的に変更された前記成長条件下における前記成長速度を算出し、前記メモリに記憶させる第4手段、
前記第4手段において算出された前記成長速度が最適値となる最適成長条件を決定する第5手段、
前記成長条件の前記最適成長条件への変更を前記CNT製造装置に指示する第6手段、
として機能させるためのものからなる。
Furthermore, the CNT manufacturing program according to the present invention includes:
Computer
A first means for storing in a memory the growth conditions of the CNTs manufactured in the CNT manufacturing apparatus, and the growth height and measurement time of the CNTs under the growth conditions;
A second means for calculating the growth rate of the CNT from the growth height and the measurement time, and storing it in the memory;
A third means for instructing the CNT manufacturing apparatus to change the growth condition temporarily after a predetermined time has elapsed;
A fourth means for calculating the growth rate under the temporarily changed growth condition and storing it in the memory;
Fifth means for determining an optimum growth condition in which the growth rate calculated in the fourth means is an optimum value;
A sixth means for instructing the CNT manufacturing apparatus to change the growth condition to the optimum growth condition;
It is made to function as.

光学マイクロスコープ及びデジタルカメラを用いて基板の側面の画像を捉えると、CNTの成長量によらず、CNTの成長高さを高精度で測定することができる。また、CNTの成長を開始してから所定時間が経過したところで、観察手段によりCNTの成長高さをその場観察しながら、一時的に成長条件を変更すると、成長条件の変更に伴うCNT成長高さの変化を正確に測定することができる。そのため、CNTを成長させながら、時々刻々変化するCNTの成長速度を知ることができ、CNT製造装置への最適成長条件のフィードバックが容易化する。   When an image of the side surface of the substrate is captured using an optical microscope and a digital camera, the growth height of the CNT can be measured with high accuracy regardless of the growth amount of the CNT. In addition, when a predetermined time has elapsed after starting the growth of CNTs, if the growth conditions are temporarily changed while observing the growth height of the CNTs on the spot by observation means, The change in height can be measured accurately. Therefore, it is possible to know the CNT growth rate that changes from moment to moment while growing the CNTs, and to facilitate feedback of the optimum growth conditions to the CNT manufacturing apparatus.

以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
図1に、本発明の一実施の形態に係るCNT製造装置の概略構成図を示す。
本発明に係るCNT製造装置は、CVD装置(CNT成長手段)と、観察装置(観察手段)と、プログラマブルコントローラー(制御手段)とを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
In FIG. 1, the schematic block diagram of the CNT manufacturing apparatus which concerns on one embodiment of this invention is shown.
The CNT manufacturing apparatus according to the present invention includes a CVD apparatus (CNT growth means), an observation apparatus (observation means), and a programmable controller (control means).

CVD装置は、基板が載置された容器内に炭素源を供給し、基板上にCNTを成長させるためのものである。
基板上に成長したCNTは、光学マイクロスコープで直接観察するので、基板を収容する容器には、光を透過する材料(例えば、石英ガラス管など)が用いらる。また、基板は、耐熱性の高い材料(例えば、Taワイヤーなど)を用いて、ステージから離れた位置に固定されている。基板は、ステージ上に直接載せても良いが、基板をステージから離れた位置に固定すると、基板の側面を観察するのが容易化する。さらに、基板の上方には光照射手段(図示せず)が設けられ、基板の上面に光を照射するようになっている。光照射手段は、必ずしも必要ではないが、基板上に光を照射すると、特に光量が不足する高倍率下における観察が容易化する。光源としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、赤外線ランプなどがある。
The CVD apparatus is for supplying a carbon source into a container on which a substrate is placed to grow CNTs on the substrate.
Since the CNT grown on the substrate is directly observed with an optical microscope, a material that transmits light (for example, a quartz glass tube or the like) is used for a container that accommodates the substrate. The substrate is fixed at a position away from the stage using a material having high heat resistance (for example, Ta wire). The substrate may be placed directly on the stage, but if the substrate is fixed at a position away from the stage, it becomes easier to observe the side surface of the substrate. Furthermore, a light irradiation means (not shown) is provided above the substrate so as to irradiate light on the upper surface of the substrate. The light irradiating means is not necessarily required. However, when light is irradiated onto the substrate, observation at a high magnification where the amount of light is particularly insufficient is facilitated. Examples of the light source include a halogen lamp, a xenon lamp, and an infrared lamp.

その他、CVD装置には、図示はしないが、
(1) 容器内を所定の温度に維持するためのヒータ、
(2) 容器内を所定の圧力に維持するための排気及びバルブ装置、
(3) 容器内に炭素源を供給するための炭素源供給装置、
(4) 容器内に還元ガスを供給するための還元ガス供給装置、
(5) 容器内に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給装置、
(5) 容器内に各種ガスを供給するためのキャリアガス供給装置、
などが設けられている。
また、光学マイクロスコープによる基板の観察を容易化するために、基板の背面(光学マイクロスコープの反対側)に光を反射する材料(例えば、アルミナなどの耐熱性セラミックス、Si基板など)からなる反射板を設けても良い。
In addition, although not shown in the CVD apparatus,
(1) a heater for maintaining the inside of the container at a predetermined temperature;
(2) Exhaust and valve device for maintaining the inside of the container at a predetermined pressure,
(3) A carbon source supply device for supplying a carbon source into the container,
(4) A reducing gas supply device for supplying a reducing gas into the container,
(5) An oxidant gas supply device for supplying an oxidant gas into the container,
(5) A carrier gas supply device for supplying various gases into the container,
Etc. are provided.
In order to facilitate the observation of the substrate with an optical microscope, the reflection is made of a material that reflects light (for example, heat-resistant ceramics such as alumina, Si substrate, etc.) on the back surface (opposite side of the optical microscope). A plate may be provided.

観察装置は、光学マイクロスコープと、デジタルカメラと、画像処理装置とモニターとを備えている。
光学マイクロスコープは、基板の側面の画像を捉えるためのものである。光学マイクロスコープには、焦点距離が極めて長く、高倍率(例えば、1000倍)での観察が可能なマイクロスコープを用いる。
デジタルカメラは、光学マイクロスコープが捉えた基板の側面の画像を、固体撮像素子及び電磁気録媒体を用いてデジタルデータとして記憶するためのものである。デジタルカメラは、静止画のみを撮影可能なものでも良く、あるいは、動画を撮影可能なものでも良い。図1に示す例においては、デジタルカメラとしてCCDカメラが用いられている。
画像処理装置は、デジタルカメラにより記憶されたデジタルデータを処理して、CNTの成長高さを算出するためのものである。画像処理装置としては、極めて短い時間間隔で画像を処理することが可能なリアルタイム画像処理装置が好ましい。画像処理装置を用いたCNTの成長高さの算出方法は、特に限定されるものではないが、基板、CNT及び背景の濃度差から画像に含まれるCNTの面積(S)を求め、これを画像に含まれるCNTの横幅(L)で除して成長高さ(S/L)とする方法が好ましい。この方法は、CNTの成長高さの平均値を正確に算出できるという利点がある。なお、デジタルカメラに内蔵されているモニタ又は図1に示すような外付けのモニタに画像を表示させ、作業者が画像から、直接、成長高さを読み取る場合には、画像処理装置を省略することができる。
モニタは、デジタルカメラで撮影された画像を表示するためのものである。モニタは、必ずしも必要ではないが、モニタがあると、作業者がCNTの成長過程を視認できるという利点がある。また、CNTの成長が安定期にあるときは、作業者がモニタからCNTの成長高さを直接、定規などで読み取り、手動でCVD装置を操作することもできる。
The observation apparatus includes an optical microscope, a digital camera, an image processing apparatus, and a monitor.
The optical microscope is for capturing an image of the side surface of the substrate. As the optical microscope, a microscope having a very long focal length and capable of observation at a high magnification (for example, 1000 times) is used.
The digital camera is for storing an image of a side surface of a substrate captured by an optical microscope as digital data using a solid-state imaging device and an electromagnetic recording medium. The digital camera may be capable of capturing only a still image, or may be capable of capturing a moving image. In the example shown in FIG. 1, a CCD camera is used as a digital camera.
The image processing apparatus is for processing the digital data stored by the digital camera and calculating the growth height of the CNT. As the image processing apparatus, a real-time image processing apparatus capable of processing an image at an extremely short time interval is preferable. The method for calculating the growth height of CNTs using an image processing apparatus is not particularly limited, but the area (S) of the CNTs included in the image is obtained from the density difference between the substrate, the CNTs and the background, and this is used as the image. The growth height (S / L) is preferable by dividing by the lateral width (L) of the CNTs contained in. This method has the advantage that the average value of the CNT growth height can be accurately calculated. Note that when an image is displayed on a monitor built in the digital camera or an external monitor as shown in FIG. 1 and the operator reads the growth height directly from the image, the image processing apparatus is omitted. be able to.
The monitor is for displaying an image taken with a digital camera. Although a monitor is not always necessary, there is an advantage that an operator can visually recognize the CNT growth process. When the CNT growth is in a stable period, the operator can read the CNT growth height directly from the monitor with a ruler and manually operate the CVD apparatus.

プログラマブルコントローラーは、画像処理装置で算出されたCNTの成長高さからCNTの成長速度を算出し、算出された成長速度に基づき、CNTの成長条件を最適成長条件に変更するためのものである。CNT成長の安定期においては、プログラマブルコントローラーによる制御は必ずしも必要ではなく、作業者が手動でCVD装置を制御することもできる。しかしながら、プログラマブルコントローラーを用いると、成膜初期などの不安定期においても、精密な条件制御を行うことができるという利点がある。
プログラマブルコントローラは、具体的には、
(1) CNTの成長中に、CVD装置(CNT成長手段)に対して一時的にCNTの成長条件の変更を指示する成長条件変更手段、
(2) 一時的に変更されたCNTの成長条件下においてCNTの成長高さを測定し、測定された成長高さを用いてCNTの成長速度を算出する成長速度算出手段、
(3) CNTの成長速度が最適値となる最適成長条件を決定する最適条件決定手段、
(4) CVD装置(CNT成長手段)に対し、成長条件の最適成長条件への変更を指示する変更手段、
を備えているものが好ましい。
The programmable controller calculates the CNT growth rate from the CNT growth height calculated by the image processing apparatus, and changes the CNT growth condition to the optimum growth condition based on the calculated growth rate. In the stable period of CNT growth, control by a programmable controller is not necessarily required, and an operator can also manually control the CVD apparatus. However, when a programmable controller is used, there is an advantage that precise condition control can be performed even in an unstable period such as the initial stage of film formation.
Specifically, the programmable controller is
(1) Growth condition changing means for instructing the CVD apparatus (CNT growth means) to change the growth conditions of the CNT temporarily during the growth of CNTs,
(2) Growth rate calculation means for measuring the growth height of CNT under temporarily changed CNT growth conditions, and calculating the growth rate of CNT using the measured growth height;
(3) Optimal condition determining means for determining an optimal growth condition in which the growth rate of the CNT is an optimal value;
(4) Change means for instructing the CVD apparatus (CNT growth means) to change the growth condition to the optimum growth condition,
The thing provided with is preferable.

CNTの成長速度に影響を及ぼす成長条件としては、具体的には、CNT成長温度、容器内圧力、炭素源流量、還元ガス流量、酸化剤ガス流量、キャリアガス流量、これらのガスのガス流量比などがある。CNTの成長速度に及ぼす各成長条件の一般的な影響は、以下の通りである。
(1) CNT成長温度: CNT成長温度が低すぎると、CNTの成長速度は低下する。同様に、CNT成長温度が高すぎると、CNTの成長速度は低下する。
(2) 容器内圧力: 容器内圧力が低すぎると、容器内の炭素源濃度が低下するので、CNTの成長速度は低下する。一方、容器内圧力が高すぎると、CNTの成長速度は飽和する傾向にある。
(3) 炭素源流量: 炭素源流量が多くなるほど、CNTの成長速度は増加する。一方、炭素源流量が過剰になると、アモルファスカーボンの生成量が増大するので、CNTの成長速度は低下する。
(4) 還元ガス流量: 還元ガス流量が多くなるほど、基板表面に担持させる触媒の酸化が抑制されるので、CNTの成長速度は増加する。一方、還元ガス流量が過剰になると、容器内の炭素源濃度が低下するので、CNTの成長速度は低下する。
(5) 酸化剤ガス流量: 酸化剤ガス流量が多くなるほど、副生するアモルファスカーボンが除去されるので、CNTの成長速度は増加する。一方、酸化剤ガス流量が過剰になると、触媒が失活し、あるいは、CNT自身が酸化する。
(6) キャリアガス流量: キャリアガスは、炭素源ガス、還元ガス、又は、酸化剤ガスを触媒に効率よく供給するためのものであり、Ar、Heなどの不活性ガスが用いられる。キャリアガス流量が低すぎると、各種ガスの触媒付近での循環、供給が悪くなり、成長速度が低下する場合がある。一方、キャリアガス流量が多すぎると、炭素源濃度が低下し、成長速度も低下する。
(7) ガス流量比: 上述した各種ガスの混合比には、成長速度が最大となる適正値が存在する。
Specifically, the growth conditions that affect the growth rate of CNT include CNT growth temperature, vessel internal pressure, carbon source flow rate, reducing gas flow rate, oxidant gas flow rate, carrier gas flow rate, and the gas flow rate ratio of these gases. and so on. The general influence of each growth condition on the growth rate of CNT is as follows.
(1) CNT growth temperature: If the CNT growth temperature is too low, the growth rate of CNTs decreases. Similarly, if the CNT growth temperature is too high, the CNT growth rate decreases.
(2) In-container pressure: If the in-container pressure is too low, the carbon source concentration in the container decreases, so the CNT growth rate decreases. On the other hand, if the pressure in the container is too high, the growth rate of CNT tends to be saturated.
(3) Carbon source flow rate: The growth rate of CNT increases as the carbon source flow rate increases. On the other hand, when the carbon source flow rate becomes excessive, the amount of amorphous carbon generated increases, and therefore the growth rate of CNTs decreases.
(4) Reducing gas flow rate: As the reducing gas flow rate increases, the oxidation of the catalyst supported on the substrate surface is suppressed, so the growth rate of CNTs increases. On the other hand, when the reducing gas flow rate becomes excessive, the carbon source concentration in the container decreases, and therefore the growth rate of CNTs decreases.
(5) Oxidant gas flow rate: As the oxidant gas flow rate increases, the by-product amorphous carbon is removed, so that the growth rate of CNT increases. On the other hand, when the oxidant gas flow rate becomes excessive, the catalyst is deactivated or the CNTs themselves are oxidized.
(6) Carrier gas flow rate: The carrier gas is for efficiently supplying a carbon source gas, a reducing gas, or an oxidant gas to the catalyst, and an inert gas such as Ar or He is used. If the carrier gas flow rate is too low, the circulation and supply of various gases in the vicinity of the catalyst may deteriorate, and the growth rate may decrease. On the other hand, if the carrier gas flow rate is too high, the carbon source concentration decreases and the growth rate also decreases.
(7) Gas flow ratio: There is an appropriate value at which the growth rate is maximized in the mixing ratio of various gases described above.

次に、本発明に係るCNTの製造方法について説明する。
本発明に係るCNTの製造方法は、第1工程と、第2工程と、第3工程と、第4工程と、第5工程とを備えている。
第1工程は、本発明に係るCNT製造装置を用いて、CNTの成長高さをその場測定しながらCNTを成長させる工程である。上述したように、まず、光学マイクロスコープで基板の側面の画像を捉え、デジタルカメラを用いて画像をデジタルデータとして記憶する。記憶させた画像をモニタに表示させ、モニタから成長高さを直接、読み取る。あるいは、画像処理装置を備えている場合には、画像処理装置でデジタルデータを処理し、CNTの成長高さを算出する。この場合、成長高さの計測間隔は、特に限定されるものではなく、目的に応じて任意に選択することができる。
Next, the manufacturing method of CNT concerning the present invention is explained.
The CNT manufacturing method according to the present invention includes a first step, a second step, a third step, a fourth step, and a fifth step.
The first step is a step of growing CNTs while measuring the growth height of the CNTs in situ using the CNT manufacturing apparatus according to the present invention. As described above, first, an image of the side surface of the substrate is captured by an optical microscope, and the image is stored as digital data using a digital camera. The stored image is displayed on the monitor, and the growth height is read directly from the monitor. Alternatively, when an image processing apparatus is provided, the digital data is processed by the image processing apparatus, and the growth height of the CNT is calculated. In this case, the measurement interval of the growth height is not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the purpose.

第2工程は、所定時間経過後に、一時的にCNTの成長条件を変更する工程である。
CNTの成長条件の一時的な変更を行う時間間隔は、任意に選択することができる。この場合、時間間隔は、CNTの成長過程全体を通して一定であっても良く、あるいは、CNTの成長段階に応じて時間間隔を変えても良い。
CNTの成長条件の一時的な変更は、作業者が手動で行っても良く、あるいは、制御装置を用いて自動制御しても良い。制御装置を用いて成長条件の変更を行うと、成膜初期のような不安定期においても精密な条件制御を行うことができるという利点がある。
The second step is a step of temporarily changing the CNT growth conditions after a predetermined time has elapsed.
The time interval for temporarily changing the CNT growth condition can be arbitrarily selected. In this case, the time interval may be constant throughout the CNT growth process, or the time interval may be changed according to the CNT growth stage.
The temporary change of the CNT growth conditions may be performed manually by an operator, or may be automatically controlled using a control device. When the growth conditions are changed using the control device, there is an advantage that precise condition control can be performed even in an unstable period such as the initial stage of film formation.

一時的にCNTの成長条件を変更する場合、まず、上述した複数の成長条件に優先順位を付ける。優先順位の付け方は、特に限定されるものではなく、目的に応じて任意に選択することができる。一般に、成長速度に与える影響が大きい成長条件ほど、高い優先順位を付けるのが好ましい。また、優先順位は、CNTの成長過程全体を通して常に同一であっても良く、あるいは、CNTの成長段階に応じて優先順位が異なっていても良い。
次に、優先順位が1位である成長条件を一時的に変化させる。成長条件は、ステップ状に変化させても良く、あるいは、連続的に変化させても良い。この場合、ステップ状に変化させる場合の変更幅又は連続的に変化させる場合の変更速度は、目的に応じて任意に選択することができる。
優先順位が2位以下である成長条件の変更は、優先順位がそれより上位である成長条件を変更させてもCNTの成長速度が予め定められた値(最適値)に到達しない場合に行われる。優先順位が2位以下である成長条件を変更する場合、それより上位の成長条件は、通常、最適値に最接近した条件に固定されるが、これに限定されるものではない。
When temporarily changing the growth conditions of CNTs, first, priorities are given to the plurality of growth conditions described above. The method of assigning priorities is not particularly limited and can be arbitrarily selected according to the purpose. In general, it is preferable to give higher priority to growth conditions that have a larger influence on the growth rate. The priority order may be always the same throughout the CNT growth process, or the priority order may differ depending on the CNT growth stage.
Next, the growth condition having the first priority is temporarily changed. The growth conditions may be changed stepwise or continuously. In this case, the change width when changing stepwise or the change speed when changing continuously can be arbitrarily selected according to the purpose.
The growth condition with the priority order of 2 or lower is changed when the growth rate of the CNT does not reach a predetermined value (optimum value) even if the growth condition with the priority order higher than that is changed. . When changing the growth condition whose priority is 2nd or lower, the higher growth condition is usually fixed to the condition closest to the optimum value, but is not limited to this.

第3工程は、一時的に変更されたCNTの成長条件下におけるCNTの成長高さを測定する工程である。
CNTの成長高さは、作業者がモニターの画面から直接読み取っても良く、あるいは、画像処理装置から出力されるデータを制御装置に読み込ませても良い。成長高さは、上述したように画像に占めるCNTの領域の面積及び横幅から算出しても良く、あるいは、数カ所のCNTの高さを直接、モニタで読み取り、平均値を算出しても良い。
The third step is a step of measuring the CNT growth height under temporarily changed CNT growth conditions.
The growth height of the CNTs may be read directly from the monitor screen by the operator, or data output from the image processing apparatus may be read by the control device. The growth height may be calculated from the area and width of the CNT region in the image as described above, or the average value may be calculated by directly reading the height of several CNTs on a monitor.

第4工程は、測定された成長高さから成長速度を求め、成長速度が最適値となる最適成長条件を決定する工程である。
成長速度の算出は、作業者が計算により行っても良く、あるいは、制御装置に計算させても良い。
CNTの成長速度の「最適値」は、目的に応じて任意に定義することができる。
最適値の定義としては、具体的には、
(1) 成長条件によらず、常に一定の成長速度を最適値とするもの、
(2) 一時的な条件変更を行った時点における最大の成長速度を最適値とするもの、
(3) CNTの成長段階に応じて、異なる成長速度を最適値とするもの(例えば、成長初期は、一定の成長速度に保ち、成長後期は、最大の成長速度に保つ場合)、
などがある。
優先順位が1位である成長条件のみの変更で成長速度が最適値となる場合は、この時の成長条件を最適成長条件と決定する。一方、優先順位が1位である成長条件のみの変更で成長速度が最適値とならない場合には、優先順位が2位以下である成長条件を順次変更し、成長速度が最適値となったところで、この時の成長条件を最適成長条件と決定する。
The fourth step is a step of obtaining a growth rate from the measured growth height and determining an optimum growth condition at which the growth rate becomes an optimum value.
The calculation of the growth rate may be performed by the operator or may be performed by the control device.
The “optimum value” of the growth rate of CNTs can be arbitrarily defined according to the purpose.
As the definition of the optimum value, specifically,
(1) Regardless of the growth conditions, a constant growth rate is always the optimum value.
(2) The maximum growth rate at the time of temporary change of conditions is the optimum value,
(3) Depending on the growth stage of CNTs, different growth rates are set to optimum values (for example, when the initial growth stage is maintained at a constant growth speed and the latter growth stage is maintained at the maximum growth speed),
and so on.
When the growth rate becomes the optimum value by changing only the growth condition with the first priority, the growth condition at this time is determined as the optimum growth condition. On the other hand, if the growth rate does not become the optimum value only by changing the growth condition with the first priority, the growth conditions with the second priority or lower are sequentially changed and the growth rate becomes the optimum value. The growth conditions at this time are determined as the optimum growth conditions.

第5工程は、CNT製造装置の成長条件を第4工程で決定された最適成長条件に変更する工程である。
成長条件の最適成長条件への変更は、作業者が手動により行っても良く、あるいは、制御装置により自動制御しても良い。
成長条件が最適成長条件に変更された後、その条件下においてCNTの成長が続行される。上述した成長条件の一時的変更から最適成長条件への変更にいたる工程(第2〜第5工程)は、CNTの製造過程全体を通じて1回だけ行っても良く、あるいは、複数回繰り返しても良い。
The fifth step is a step of changing the growth conditions of the CNT manufacturing apparatus to the optimum growth conditions determined in the fourth step.
The change of the growth condition to the optimum growth condition may be performed manually by an operator or may be automatically controlled by a control device.
After the growth condition is changed to the optimum growth condition, the growth of CNT is continued under the condition. The steps (second to fifth steps) from the temporary change of the growth conditions to the optimum growth conditions described above may be performed only once throughout the CNT manufacturing process, or may be repeated a plurality of times. .

次に、本発明に係るCNT製造用プログラムについて説明する。
本発明に係るCNT製造用プログラムは、コンピュータを、
CNT製造装置内で製造されているCNTの成長条件、並びに、前記成長条件下における前記CNTの成長高さ及び測定時刻をメモリに記憶させる第1手段、
前記CNTの成長高さと前記測定時刻から前記CNTの成長速度を算出し、前記メモリに記憶させる第2手段、
所定時間経過後に、前記CNT製造装置に対して、一時的に前記CNTの成長条件の変更を指示する第3手段、
一時的に変更された前記CNTの成長条件下における前記CNTの成長速度を算出し、前記メモリに記憶させる第4手段、
前記第4手段において算出された前記CNTの成長速度が最適値となる最適成長条件を決定する第5手段、
前記成長条件の前記最適成長条件への変更を前記CNT製造装置に指示する第6手段、
として機能させるためのものである。図2に、そのフローチャートの一例を示す。
Next, the CNT manufacturing program according to the present invention will be described.
The CNT manufacturing program according to the present invention includes a computer,
A first means for storing in a memory a growth condition of CNT produced in a CNT production apparatus, and a growth height and measurement time of the CNT under the growth condition;
A second means for calculating the growth rate of the CNT from the growth height of the CNT and the measurement time, and storing it in the memory;
A third means for instructing the CNT manufacturing apparatus to temporarily change the growth conditions of the CNTs after a predetermined time has elapsed;
A fourth means for calculating the growth rate of the CNT under the temporarily changed CNT growth condition and storing it in the memory;
A fifth means for determining an optimum growth condition in which the growth rate of the CNT calculated in the fourth means is an optimum value;
A sixth means for instructing the CNT manufacturing apparatus to change the growth condition to the optimum growth condition;
It is intended to function as. FIG. 2 shows an example of the flowchart.

まず、ステップ1(以下、「S1」という)において、CNT製造装置内で製造されているCNTの現在の成長条件下におけるCNTの成長高さ、及び、成長高さの計測時刻を測定し、メモリに記憶させる。この場合、現時点におけるCNTの成長条件も同時にメモリに記憶させておく。成長高さ及び計測時刻の測定間隔は、目的に応じて任意に選択することができる。
次に、S2において、現時点における成長速度を算出する。成長速度は、現時点における成長高さ(HN)及び計測時刻(tN)、並びに、それより以前に測定された成長高さ(HN-n)及び計測時刻(tN-n)を用いて、次の(a)式により算出することができる。
成長速度=(HN−HN-n)/(tN−tN-n) ・・・(a)
(a)式において、nは、成長速度の算出間隔を表す。nは、目的に応じて任意に選択することができる。例えば、成長高さを1秒間隔で測定し、成長速度は30秒間隔で算出することができる。一般に、nが小さいと、値のバラツキが大きくなるが、タイムラグが小さくなる。一方、nが大きいと、値が安定化するが、タイムラグが生じる。
First, in step 1 (hereinafter referred to as “S1”), the CNT growth height under the current growth conditions of the CNT manufactured in the CNT manufacturing apparatus and the measurement time of the growth height are measured, and the memory Remember me. In this case, the current CNT growth conditions are also stored in the memory at the same time. The measurement interval of the growth height and the measurement time can be arbitrarily selected according to the purpose.
Next, in S2, the current growth rate is calculated. The growth rate is calculated by using the current growth height (H N ) and measurement time (t N ), and the growth height (H Nn ) and measurement time (t Nn ) measured before that. It can be calculated by equation (a).
Growth rate = (H N −H Nn ) / (t N −t Nn ) (a)
In the formula (a), n represents the calculation rate of the growth rate. n can be arbitrarily selected according to the purpose. For example, the growth height can be measured at 1 second intervals, and the growth rate can be calculated at 30 second intervals. In general, when n is small, the value variation increases, but the time lag decreases. On the other hand, when n is large, the value is stabilized, but a time lag occurs.

次に、S3において、成長条件の一時的な変更が行われているか否かが判断される。成長条件の一時的な変更が行われていない場合(S3:NO)には、S4に進み、そこで所定時間が経過したか否かが判断される。所定時間が経過していない場合(S4:NO)には、S1に戻り、所定時間が経過するまで、S1〜S4の各ステップが繰り返される。すなわち、現時点における成長条件が維持されたまま、CNTの成長が続行される。   Next, in S3, it is determined whether or not the growth conditions are temporarily changed. If the growth conditions are not temporarily changed (S3: NO), the process proceeds to S4, where it is determined whether a predetermined time has elapsed. If the predetermined time has not elapsed (S4: NO), the process returns to S1, and the steps S1 to S4 are repeated until the predetermined time elapses. That is, the growth of CNTs is continued while the current growth conditions are maintained.

一方、所定時間が経過した場合(S4:YES)には、S5に進む。S5において、一時的に変更する成長条件の選択が可能か否かが判断される。所定時間が経過した直後は、すべての成長条件を選択することが可能である(S5:YES)ので、S6に進み、ここで優先順位が最上位である成長条件(例えば、成長温度)を選択する。次いで、S7において、CNT製造装置に対し、選択された成長条件を予め定められた変化幅(例えば、5℃づつ)又は変化速度(例えば、1℃/min)で一時的に増加又は減少させるよう指示する。
次に、S1に戻り、一時的に変更された成長条件下における成長高さ及び計測時刻を測定し、S2において、成長高さ及び計測時刻から成長速度を算出し、メモリに記憶させる。次に、S3に進み、成長条件の一時的な変更が行われているか否かが判断される。この時点では、成長条件の一時的な変更が行われている(S3:YES)ので、S8に進む。
On the other hand, when the predetermined time has elapsed (S4: YES), the process proceeds to S5. In S5, it is determined whether or not the growth condition to be temporarily changed can be selected. Immediately after the predetermined time has elapsed, it is possible to select all growth conditions (S5: YES), so the process proceeds to S6, where the growth condition (for example, growth temperature) with the highest priority is selected. To do. Next, in S7, the selected growth condition is temporarily increased or decreased at a predetermined change width (for example, every 5 ° C.) or a change speed (for example, 1 ° C./min) for the CNT manufacturing apparatus. Instruct.
Next, returning to S1, the growth height and measurement time under the temporarily changed growth conditions are measured, and in S2, the growth rate is calculated from the growth height and measurement time and stored in the memory. Next, it progresses to S3 and it is judged whether the growth conditions are changed temporarily. At this time, since the growth conditions are temporarily changed (S3: YES), the process proceeds to S8.

S8においては、S2において算出された成長速度が最適値か否かが判断される。成長速度が最適値である場合(S8:YES)には、S9において、最適値に対応する成長条件を最適成長条件として選択(成長条件の決定)し、メモリに記憶させる。また、成長条件の最適成長条件への変更をCNT製造装置に指示する。さらに、S10において、成長条件の一時的変更を解除し、S1に戻る。そして、再度、所定時間が経過するまで、S1〜S4の各ステップを繰り返す。   In S8, it is determined whether or not the growth rate calculated in S2 is an optimum value. If the growth rate is the optimum value (S8: YES), in S9, the growth condition corresponding to the optimum value is selected as the optimum growth condition (determination of the growth condition) and stored in the memory. In addition, the CNT manufacturing apparatus is instructed to change the growth condition to the optimum growth condition. Further, in S10, the temporary change of the growth condition is canceled, and the process returns to S1. And each step of S1-S4 is repeated until predetermined time passes again.

一方、S8において、成長速度が最適値でない場合(S8:NO)には、S11に進み、そこで、直前の成長条件下における成長速度に比べて、成長速度が最適値に接近したか否かが判断される。成長速度が最適値に接近した場合(S11:YES)には、現在選択されている成長条件の増減のみで最適値に到達する可能性がある。そこで、この場合にはS7に進み、選択された成長条件を予め定められた変化幅又は変化速度で、再度、増減させる。そして、成長速度が最適値に到達するまで、S1〜S3、S8、S11、S7の各ステップを繰り返す。   On the other hand, if the growth rate is not the optimum value in S8 (S8: NO), the process proceeds to S11, where it is determined whether or not the growth rate has approached the optimum value compared with the growth rate under the immediately preceding growth condition. To be judged. When the growth rate approaches the optimum value (S11: YES), there is a possibility that the optimum value is reached only by increasing / decreasing the currently selected growth condition. Therefore, in this case, the process proceeds to S7, and the selected growth condition is increased or decreased again at a predetermined change width or change speed. Then, the steps S1 to S3, S8, S11, and S7 are repeated until the growth rate reaches the optimum value.

優先順位が1位である成長条件を増減させても、成長速度が最適値とならず(S8:NO)、かつ、成長速度がこれ以上最適値に接近しないとき(S11:NO)には、S12に進み、最適値に最も接近した条件(次善値)を選択し、メモリに記憶させる。また、成長条件の次善値への変更をCNT製造装置に指示する。
次に、S5に進み、再度、成長条件選択が可能か否かが判断される。この時点では、1つ目の成長条件を増減させただけであり、優先順位が2番目以降の成長条件を選択することが可能である(S5:YES)ので、S6に進み、そこで、優先順位が2位である成長条件を選択する。
以下、同様にして、成長速度が最適値に達する(S8:YES)まで、あるいは、選択可能な成長条件がなくなる(S5:NO)まで、S7、S1〜S3、S8、S11〜S12、S5の各ステップを繰り返す。
Even when the growth condition with the first priority is increased or decreased, when the growth rate does not reach the optimum value (S8: NO) and the growth rate does not approach the optimum value any more (S11: NO), Proceeding to S12, the condition (second best value) closest to the optimum value is selected and stored in the memory. In addition, the CNT manufacturing apparatus is instructed to change the growth condition to the next best value.
Next, in S5, it is determined again whether or not the growth condition can be selected. At this point, the first growth condition has only been increased / decreased, and it is possible to select a growth condition with the second priority or higher (S5: YES). Select the growth condition that is second.
Similarly, until the growth rate reaches the optimum value (S8: YES), or until there are no selectable growth conditions (S5: NO), S7, S1 to S3, S8, S11 to S12, and S5. Repeat each step.

成長速度が最適値に到達しない(S8:NO)にもかかわらず、選択可能な成長条件がなくなった場合(S11:NO、S5:NO)には、S13に進む。S13においては、一連の成長条件の一時的な変更操作により、変更前に比べて成長速度が最適値に接近したか否かが判断される。成長速度の「最適値」の定義によっては、成長過程全体を通じて、成長条件を最適値に保つのが困難な場合がある。例えば、成長速度が常に一定になるように制御する場合である。一時的な成長条件の変更によって、変更前に比べて成長速度が最適値に接近した場合(S13:YES)は、成長条件の変更によって成長速度を最適値にすることはできないが、最適値に近づけることができる可能性がある。この場合には、S14に進み、そこで成長条件変更を解除する。さらに、S1に戻り、一時的な成長条件の変更によって成長条件が最適値に接近しなくなるまで、上述した各ステップを繰り返す。
一方、成長条件の一時的な変更が、成長速度を最適値から遠ざける方向にのみ作用する場合(S13:NO)には、成長条件の一時的変更を終了させる。
When the growth rate does not reach the optimum value (S8: NO) but there are no selectable growth conditions (S11: NO, S5: NO), the process proceeds to S13. In S13, it is determined whether or not the growth rate has approached the optimum value as compared to before the change by a temporary change operation of a series of growth conditions. Depending on the definition of the “optimum value” of the growth rate, it may be difficult to keep the growth conditions at the optimum value throughout the growth process. For example, this is a case where the growth rate is controlled to be always constant. When the growth rate approaches the optimal value compared to before the change due to a temporary change of the growth condition (S13: YES), the growth rate cannot be made the optimal value by changing the growth condition, but the optimal value is reached. It may be possible to get closer. In this case, the process proceeds to S14 where the growth condition change is canceled. Further, returning to S1, the above-described steps are repeated until the growth condition does not approach the optimum value due to the temporary change of the growth condition.
On the other hand, when the temporary change of the growth condition acts only in the direction of moving the growth rate away from the optimum value (S13: NO), the temporary change of the growth condition is terminated.

次に、本発明に係るCNT製造装置、CNTの製造方法、及び、CNT製造用プログラムの作用について説明する。
従来、CNTの成長高さの測定は、温度、圧力、ガス流量などの成長条件を種々変化させてCNT成長実験を行い、電子顕微鏡などで後からCNT成長高さを測定し、成長速度を算出していた。
しかしながら、このような方法により得られる成長速度は、CNTの成長過程全体の平均値に過ぎない。そのため、ある特定の条件下における成長速度の経時変化を知るためには、図3(a)に示すように、成長時間のみを変えた複数回の実験を行う必要がある。また、成長条件を変えてCNTの成長実験を行った場合、図3(b)に示すように、実験ごとのバラツキの影響と、成長条件の影響の区別が困難な場合がある。そのため、成長条件の変化に伴う成長速度の正確な変化を捉えるためには、多数回の実験を行う必要がある。また、複数ある成長条件の最適値を見出すためには、さらに数多くの実験を繰り返す必要がある。
さらに、成長速度の極大値が得られる条件が刻々と変化する場合、CNTの成長を開始した時点において成長条件を最適化しても、時間の経過とともに最適条件からのずれが生じ、CNTの成長速度が急速に低下する。
Next, the operation of the CNT manufacturing apparatus, the CNT manufacturing method, and the CNT manufacturing program according to the present invention will be described.
Conventionally, the CNT growth height is measured by changing the growth conditions such as temperature, pressure, gas flow rate, etc., and performing CNT growth experiments, measuring the CNT growth height later with an electron microscope, etc., and calculating the growth rate. Was.
However, the growth rate obtained by such a method is only an average value of the whole CNT growth process. Therefore, in order to know the change over time of the growth rate under a specific condition, it is necessary to perform a plurality of experiments with only the growth time changed as shown in FIG. Further, when a CNT growth experiment is performed while changing the growth conditions, as shown in FIG. 3B, it may be difficult to distinguish between the influence of variation for each experiment and the influence of the growth condition. For this reason, it is necessary to perform a number of experiments in order to capture an accurate change in the growth rate accompanying a change in growth conditions. In addition, in order to find the optimum value of a plurality of growth conditions, it is necessary to repeat many more experiments.
Furthermore, when the conditions for obtaining the maximum value of the growth rate change every moment, even if the growth conditions are optimized at the time of starting the growth of the CNTs, a deviation from the optimum conditions occurs over time, and the growth rate of the CNTs is increased. Decreases rapidly.

この問題を解決するために、CNTの成長高さをその場観察することも考えられる。しかしながら、従来知られているその場観察法は、いずれも間接的な膜厚測定法であるため、測定誤差が生じやすい。また、測定可能な膜厚レンジが限られている、試料の特殊形状が成長速度に影響を与える、などの問題がある。   In order to solve this problem, it is conceivable to observe the growth height of CNTs in situ. However, all of the conventionally known in-situ observation methods are indirect film thickness measurement methods, and therefore measurement errors are likely to occur. In addition, there are problems such that the film thickness range that can be measured is limited and the special shape of the sample affects the growth rate.

これに対し、光学マイクロスコープ及びデジタルカメラを用いて基板の側面の画像を捉えると、図4(a)に示すように、1回の実験でCNTの成長高さの経時変化を測定することができる。しかも、基板の断面を直接、捉えているので、測定可能な膜厚レンジに事実上、制限がない。また、CNTの密度の影響を受けず、特殊な形状の試料も必要としない。そのため、CNTの成長量によらず、CNTの成長高さを高精度で測定することができる。また、画像処理装置を用いて画像を処理すると、CNTの成長高さをさらに高精度で測定することができる。
また、図4(b)に示すように、CNTの成長を開始してから所定時間が経過したところで、観察手段によりCNTの成長高さをその場観察しながら、一時的に成長条件を変更すると、成長条件の変更に伴うCNT成長高さの変化を正確に測定することができる。そのため、CNTを成長させながら、時々刻々変化するCNTの成長速度を知ることができ、CNT製造装置への最適成長条件のフィードバックが容易化する。
On the other hand, when an image of the side surface of the substrate is captured using an optical microscope and a digital camera, as shown in FIG. 4A, a change with time in the growth height of the CNT can be measured in one experiment. it can. Moreover, since the cross section of the substrate is directly captured, the measurable film thickness range is virtually unlimited. In addition, the sample is not affected by the density of CNTs and does not require a specially shaped sample. Therefore, the growth height of CNT can be measured with high accuracy regardless of the growth amount of CNT. Further, when an image is processed using an image processing apparatus, the growth height of CNTs can be measured with higher accuracy.
Further, as shown in FIG. 4B, when a predetermined time has elapsed since the start of CNT growth, the growth condition is temporarily changed while observing the growth height of the CNT in situ by the observation means. In addition, it is possible to accurately measure a change in CNT growth height accompanying a change in growth conditions. Therefore, it is possible to know the CNT growth rate that changes from moment to moment while growing the CNTs, and to facilitate feedback of the optimum growth conditions to the CNT manufacturing apparatus.

(実施例1)
[1. 実験方法]
図1に示すCNT製造装置を用いて、CNTの成長実験を行った。基板には、Fe−Ti−O触媒粒子を担持させたSi基板を用いた。成長条件は、水素流量:45sccm、アセチレン流量:10sccm、温度:710℃、圧力:266Paとした。その際、CNTの成長の様子を光学マイクロスコープ及びCCDカメラで観察した。得られた画像から画像処理装置を用いてCNT成長高さ(膜厚)をその場測定し、成長速度を随時算出した。
Example 1
[1. experimental method]
A CNT growth experiment was conducted using the CNT manufacturing apparatus shown in FIG. As the substrate, a Si substrate carrying Fe—Ti—O catalyst particles was used. The growth conditions were as follows: hydrogen flow rate: 45 sccm, acetylene flow rate: 10 sccm, temperature: 710 ° C., pressure: 266 Pa. At that time, the state of CNT growth was observed with an optical microscope and a CCD camera. From the obtained image, the height of CNT growth (film thickness) was measured in situ using an image processing apparatus, and the growth rate was calculated as needed.

[2. 結果]
図5に、CCDカメラで撮影された基板の断面写真を示す。図5より、時間の経過とともにCNTの成長高さが増大していることがわかる。なお、「成長時間:0min」とは、容器内温度が所定の温度に達した時刻をいう。「成長時間:0min」でもわずかにCNTの成長が認められるのは、昇温途中でCNTの成長が開始するためである。
図6に、CNT膜厚及び成長速度の経時変化を示す。光学マイクロスコープ及びCCDカメラを用いることにより、CNT膜厚を1μm単位で、成長速度を1μm/min単位で測定することができた。
なお、CNTの膜厚が測定視野より厚くなった場合には、光学マイクロスコープの倍率を落とす、又は、CNTの先端部のみの画像からその変化を追跡する、等の方法により、膜厚変化を測定することができた。
[2. result]
FIG. 5 shows a cross-sectional photograph of the substrate taken with a CCD camera. From FIG. 5, it can be seen that the growth height of the CNTs increases with time. “Growth time: 0 min” refers to the time when the temperature in the container reaches a predetermined temperature. The reason why the growth of CNT is slightly observed even at “growth time: 0 min” is because the growth of CNT starts in the middle of the temperature rise.
FIG. 6 shows changes with time in the CNT film thickness and growth rate. By using an optical microscope and a CCD camera, it was possible to measure the CNT film thickness in units of 1 μm and the growth rate in units of 1 μm / min.
When the film thickness of the CNT becomes thicker than the measurement field of view, the film thickness change is reduced by a method such as reducing the magnification of the optical microscope or tracking the change from the image of only the tip of the CNT. It was possible to measure.

(実施例2)
[1. 実験方法]
CNTを成長させる過程で、温度、圧力、又は、C22/H2流量比を一時的に変化させた以外は、実施例1と同一条件下でCNTを成長させ、CNTの成長高さ(膜厚)をその場観察した。
(Example 2)
[1. experimental method]
In the process of growing CNTs, the CNTs were grown under the same conditions as in Example 1 except that the temperature, pressure, or C 2 H 2 / H 2 flow rate ratio was temporarily changed. The (film thickness) was observed in situ.

[2. 結果]
図7に、温度を690℃〜740℃の範囲で周期的に変化させたときの成長速度の変化を示す。図7より、成長速度に及ぼす温度の影響が大きいことがわかる。温度のピークの位置は、成長速度のピークの位置から若干ずれており、成長速度を極大にするための最適温度があることがわかった。成長時間の経過(すなわち、CNTの成長量の増大)に伴い、成長速度に及ぼす温度の影響は、次第に小さくなった。
図8に、圧力を150〜800Paの範囲でステップ状に変化させたときの成長速度の変化を示す。図8より、成長速度に及ぼす圧力の影響が大きいことがわかる。特に成膜初期においては、圧力を変化させることにより、成長速度を大幅に変化させることができた。一方、成長時間の経過(すなわち、CNTの成長量の増大)に伴い、成長速度に及ぼす圧力の影響は次第に小さくなった。
図9に、C22/H2流量比を0.1〜0.75の範囲でステップ状に変化させたときの成長速度の変化を示す。図9より、成長速度に及ぼすC22/H2流量比の影響が大きいことがわかる。CNTの成長中にC22/H2流量比を増加させることにより、成長速度を大幅に上昇させることができた。
[2. result]
FIG. 7 shows a change in growth rate when the temperature is periodically changed in the range of 690 ° C. to 740 ° C. FIG. 7 shows that the influence of temperature on the growth rate is large. The position of the temperature peak slightly deviates from the position of the growth rate peak, and it has been found that there is an optimum temperature for maximizing the growth rate. As the growth time elapses (that is, the amount of CNT growth increases), the influence of temperature on the growth rate gradually decreases.
FIG. 8 shows changes in the growth rate when the pressure is changed stepwise in the range of 150 to 800 Pa. FIG. 8 shows that the influence of pressure on the growth rate is large. In particular, at the initial stage of film formation, the growth rate could be changed greatly by changing the pressure. On the other hand, the influence of pressure on the growth rate gradually decreased with the passage of the growth time (that is, the increase in the amount of CNT growth).
FIG. 9 shows changes in the growth rate when the C 2 H 2 / H 2 flow rate ratio is changed stepwise within the range of 0.1 to 0.75. FIG. 9 shows that the influence of the C 2 H 2 / H 2 flow rate ratio on the growth rate is large. By increasing the C 2 H 2 / H 2 flow ratio during CNT growth, the growth rate could be significantly increased.

(実施例3、比較例1)
[1. 実験方法]
温度710℃でCNTの成長を開始してから、7分後、12分後、18分後、及び、24分後に温度を5℃上昇させた以外は、実施例1と同一条件下でCNTを成長させ、CNTの成長高さをその場観察した(実施例3)。
また、比較として、温度を710℃で一定に保った以外は、実施例3と同一条件下でCNTを成長させ、CNTの成長高さをその場観察した(比較例1)。
(Example 3, Comparative Example 1)
[1. experimental method]
The CNTs were grown under the same conditions as in Example 1 except that the temperature was increased by 5 ° C. after 7 minutes, 12 minutes, 18 minutes, and 24 minutes after starting CNT growth at a temperature of 710 ° C. The growth height of the CNTs was observed in situ (Example 3).
For comparison, CNTs were grown under the same conditions as in Example 3 except that the temperature was kept constant at 710 ° C., and the growth height of the CNTs was observed in situ (Comparative Example 1).

[2. 結果]
図10に、CNT膜厚及び成長速度の経時変化を示す。図10より、CNTの成長中に成長温度を上昇させることにより、成長速度の低下を緩和できることがわかる。一定の成長温度で成長させた場合(比較例1)、30分経過後のCNT膜厚は、250μmであった。一方、成長温度を調節した場合(実施例3)、30分経過後のCNT膜厚は、300μmに達しており、同一の成長時間でより長尺のCNTを作製することができた。
[2. result]
FIG. 10 shows changes with time in the CNT film thickness and growth rate. From FIG. 10, it can be seen that a decrease in growth rate can be mitigated by raising the growth temperature during the growth of CNTs. When grown at a constant growth temperature (Comparative Example 1), the CNT film thickness after 30 minutes was 250 μm. On the other hand, when the growth temperature was adjusted (Example 3), the CNT film thickness after 30 minutes had reached 300 μm, and longer CNTs could be produced with the same growth time.

(実施例4)
[1. 実験方法]
CNTの成長中に成長速度の変化を検出しながら、C22ガス流量のみをプログラムにより自動調節し、成長速度の一定保持を試みた。なお、C22ガス流量以外の成長条件は、実施例1と同一とした。
[2. 結果]
図11に、成長速度及びC22/H2流量比の経時変化を示す。図11より、成長時間の経過とともにC22/H2流量比(すなわち、C22ガス流量)を上昇させることにより、成長速度をほぼ一定に保持できることがわかった。
Example 4
[1. experimental method]
While detecting a change in growth rate during the growth of CNT, only the C 2 H 2 gas flow rate was automatically adjusted by a program to try to keep the growth rate constant. The growth conditions other than the C 2 H 2 gas flow rate were the same as in Example 1.
[2. result]
FIG. 11 shows changes over time in the growth rate and the C 2 H 2 / H 2 flow rate ratio. From FIG. 11, it was found that the growth rate can be kept substantially constant by increasing the C 2 H 2 / H 2 flow rate ratio (that is, the C 2 H 2 gas flow rate) as the growth time elapses.

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、基板表面に成長したCNTの密度が均一になりやすい系においては、光学マイクロスコープ及びデジタルカメラを用いたその場観察法に代えて、高精度電子天秤を用いて成長中の基板の重量変化を測定し、重量変化からCNTの成長高さを算出しても良い。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in a system where the density of CNTs grown on the substrate surface tends to be uniform, the weight change of the growing substrate using a high-precision electronic balance instead of the in-situ observation method using an optical microscope and a digital camera And the CNT growth height may be calculated from the change in weight.

本発明に係るCNT製造装置、CNTの製造方法、及び、CNT製造用プログラムは、電子顕微鏡などに用いられる電子放出源(点光源)、半導体の配線材料、放熱材料、繊維材料、走査型トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、磁気力顕微鏡、走査型近接場光学顕微鏡などの走査型プローブ顕微鏡に用いられる探針等に用いられるCNTの製造装置、製造方法、及び、CNT製造用プログラムとして使用することができる。   A CNT manufacturing apparatus, a CNT manufacturing method, and a CNT manufacturing program according to the present invention include an electron emission source (point light source) used in an electron microscope and the like, a semiconductor wiring material, a heat dissipation material, a fiber material, and a scanning tunnel microscope. It can be used as a CNT manufacturing apparatus, a manufacturing method, and a CNT manufacturing program used for a probe used in a scanning probe microscope such as an atomic force microscope, a magnetic force microscope, and a scanning near-field optical microscope. it can.

本発明に係るCNT製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the CNT manufacturing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るCNT製造用プログラムのフローチャートの一例である。It is an example of the flowchart of the program for CNT manufacture which concerns on this invention. 従来のCNT成長速度の評価方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the evaluation method of the conventional CNT growth rate. 本発明を用いたCNT成長速度の評価方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the evaluation method of the CNT growth rate using this invention. 本発明に係るCNT製造装置を用いて基板表面にCNTを成長させ、所定時間経過後(図5(a):0分、図5(b):10分、図5(c)20分、図5(d):30分)に、光学マイクロスコープ及びCCDカメラで撮影した基板の側面の写真である。CNTs are grown on the substrate surface using the CNT manufacturing apparatus according to the present invention, and after a predetermined time has elapsed (FIG. 5 (a): 0 minutes, FIG. 5 (b): 10 minutes, FIG. 5 (c) 20 minutes, FIG. 5 (d): 30 minutes) is a photograph of the side surface of the substrate taken with an optical microscope and a CCD camera. 成長条件を一定に保った場合のCNT膜厚と成長速度の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the CNT film thickness and growth rate at the time of keeping growth conditions constant. 成長温度を周期的に変化させた場合の成長速度の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the growth rate at the time of changing growth temperature periodically. 圧力をステップ状に変化させた場合の成長速度の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the growth rate at the time of changing a pressure in steps. 22/H2流量比をステップ状に変化させた場合の成長速度の経時変化を示す図である。The C 2 H 2 / H 2 flow rate ratio is a graph showing the time course of the growth rate in the case of changing stepwise. CNTの成長過程で成長温度を調節した場合、及び、温度を一定に保った場合のCNT膜厚と成長速度の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the CNT film thickness and growth rate when the growth temperature is adjusted in the growth process of CNT and when the temperature is kept constant. 22/H2流量比を自動制御した場合の成長速度の経時変化を示す図である。It is a diagram showing the time course of the growth rate in the case of automatically controlling the C 2 H 2 / H 2 flow ratio.

Claims (9)

基板が載置された容器内に炭素源を供給し、前記基板上にCNTを成長させるCNT成長手段と、
前記CNTの成長高さをその場測定する観察手段とを備え、
前記観察手段は、
前記基板の側面の画像を捉えるための光学マイクロスコープと、
前記画像をデジタルデータとして記憶するデジタルカメラと、
を備えたCNT製造装置。
CNT growth means for supplying a carbon source into a container on which the substrate is placed and growing CNTs on the substrate;
An observation means for measuring the growth height of the CNT in situ,
The observation means includes
An optical microscope for capturing an image of a side surface of the substrate;
A digital camera for storing the image as digital data;
A CNT manufacturing apparatus comprising:
前記観察手段は、前記デジタルデータを処理して前記成長高さを算出する画像処理装置をさらに備えた請求項1に記載のCNT製造装置。   The CNT manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the observation unit further includes an image processing device that processes the digital data to calculate the growth height. 前記成長高さから前記CNTの成長速度を算出し、前記成長速度に基づき、前記CNTの成長条件を最適成長条件に変更する制御手段
をさらに備えた請求項1又は2に記載のCNT製造装置。
The CNT manufacturing apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that calculates a growth rate of the CNT from the growth height and changes the growth condition of the CNT to an optimum growth condition based on the growth rate.
前記制御手段は、
前記CNTの成長中に、前記CNT成長手段に対して一時的に前記成長条件の変更を指示する成長条件変更手段と、
一時的に変更された前記成長条件下において前記成長高さを測定し、前記成長高さを用いて前記成長速度を算出する成長速度算出手段と、
前記成長速度が最適値となる前記最適成長条件を決定する最適条件決定手段と、
前記CNT成長手段に対し、前記成長条件の前記最適成長条件への変更を指示する変更手段と
を備えている請求項3に記載のCNT製造装置。
The control means includes
Growth condition changing means for instructing the CNT growth means to temporarily change the growth conditions during the growth of the CNT;
A growth rate calculating means for measuring the growth height under the temporarily changed growth conditions and calculating the growth rate using the growth height;
An optimum condition determining means for determining the optimum growth condition at which the growth rate is an optimum value;
The CNT manufacturing apparatus according to claim 3, further comprising a changing unit that instructs the CNT growing unit to change the growth condition to the optimum growth condition.
前記成長条件は、CNT成長温度、容器内圧力、炭素源流量、還元ガス流量、キャリアガス流量、酸化剤ガス流量、又は、ガス流量比である請求項3又は4に記載のCNT製造装置。   5. The CNT manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the growth condition is a CNT growth temperature, a container internal pressure, a carbon source flow rate, a reducing gas flow rate, a carrier gas flow rate, an oxidant gas flow rate, or a gas flow rate ratio. 請求項1から5までのいずれかに記載のCNT製造装置を用いて、CNTの成長高さをその場測定しながら前記CNTを成長させる第1工程と、
所定時間経過後に、一時的に前記CNTの成長条件を変更する第2工程と、
一時的に変更された前記成長条件下における前記成長高さを測定する第3工程と、
前記成長高さから成長速度を求め、前記成長速度が最適値となる最適成長条件を決定する第4工程と、
前記成長条件を前記最適成長条件に変更する第5工程と
を備えたCNTの製造方法。
A first step of growing the CNT while measuring the growth height of the CNT in situ using the CNT manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A second step of temporarily changing the growth conditions of the CNT after a predetermined time has elapsed;
A third step of measuring the growth height under the temporarily changed growth conditions;
A fourth step of obtaining a growth rate from the growth height and determining an optimum growth condition at which the growth rate is an optimum value;
And a fifth step of changing the growth condition to the optimum growth condition.
前記成長条件は、CNT成長温度、容器内圧力、炭素源流量、還元ガス流量、キャリアガス流量、酸化剤ガス流量、又は、ガス流量比である請求項6に記載のCNTの製造方法。   The CNT manufacturing method according to claim 6, wherein the growth condition is a CNT growth temperature, a container internal pressure, a carbon source flow rate, a reducing gas flow rate, a carrier gas flow rate, an oxidant gas flow rate, or a gas flow rate ratio. 前記第2工程から前記第5工程までを複数回繰り返す請求項6又は7に記載のCNTの製造方法。   The method for producing CNTs according to claim 6 or 7, wherein the steps from the second step to the fifth step are repeated a plurality of times. コンピュータを、
CNT製造装置内で製造されているCNTの成長条件、並びに、前記成長条件下における前記CNTの成長高さ及び計測時刻をメモリに記憶させる第1手段、
前記成長高さと前記測定時刻から前記CNTの成長速度を算出し、前記メモリに記憶させる第2手段、
所定時間経過後に、前記CNT製造装置に対して、一時的に前記成長条件の変更を指示する第3手段、
一時的に変更された前記成長条件下における前記成長速度を算出し、前記メモリに記憶させる第4手段、
前記第4手段において算出された前記成長速度が最適値となる最適成長条件を決定する第5手段、
前記成長条件の前記最適成長条件への変更を前記CNT製造装置に指示する第6手段、
として機能させるためのCNT製造用プログラム。
Computer
A first means for storing in a memory the growth conditions of the CNTs manufactured in the CNT manufacturing apparatus, and the growth height and measurement time of the CNTs under the growth conditions;
A second means for calculating the growth rate of the CNT from the growth height and the measurement time, and storing it in the memory;
A third means for instructing the CNT manufacturing apparatus to change the growth condition temporarily after a predetermined time has elapsed;
A fourth means for calculating the growth rate under the temporarily changed growth condition and storing it in the memory;
Fifth means for determining an optimum growth condition in which the growth rate calculated in the fourth means is an optimum value;
A sixth means for instructing the CNT manufacturing apparatus to change the growth condition to the optimum growth condition;
CNT manufacturing program to function as
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