JP4917170B2 - カーボンナノチューブ支持体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
2 フラーレン溶液
3 フラーレン
4 シリコンカンチレバー材
5 グラスウール材
6 吸引口
7 バーナー
8 真空封印
9 フラーレン分子層
10 堆積物
11 ナイフエッジ
12 電子顕微鏡室
13 カンチレバー
14 突出部
15 CNT
15a 基端部
16 フラーレン分子層
17 電子ビーム
18 支持体
18a 支持部
19 炭素物質層
100 シリコン基板
101 酸化膜
102 表面
103 炭素物質層
104 CNT
105 ソース電極層
106 ドレイン電極層
107 ゲート電極層
201 下側グラファイト層
202 上側グラファイト層
203 間隙層
204 補強層
301 電圧グラフ
302 電流グラフ
303 15秒時間帯
304 10秒時間帯
305 10秒時間帯
まず、上記形成工程により得られたフラーレン分子層(炭素物質層)の堆積を確認した。図7は、トルエン500μリットルに対して、0.15mMのフラーレンC60の混合濃度のフラーレン溶液を用い、昇華処理を400℃加熱、30分行った実験例のTEM写真を示す。この場合、フラーレン分子層9は約3層の堆積物10からなることがわかる。
図8はナイフエッジ11への炭素物質層の形成工程を示す。ここで、ナイフエッジ11について説明をする。ナイフエッジ11のエッジ部に複数個のCNT15が配置されたCNTカートリッジが、いずれかのCNTの基端部をカンチレバー13の突出部14に転移させるCNT転移処理に使用される。カンチレバーへのCNT転移工程を簡単に説明する。図9はCNT転移工程を示す。カンチレバー13はカンチレバー部とその先端に形成された突出部14からなるシリコン製部材である。この突出部14にCNT15が対向するようにCNTカートリッジが配置される。カンチレバー13は、3次元移動機構(図示せず)によりXYZの3次元移動が調整でき、また、同様にCNTカートリッジもXYZの3次元移動が可能に配置されている。これらの移動調整により、CNT先端領域(基端部)が突出部14に付着するようにCNT15を転移させる。これらの転移操作は電子顕微鏡室12の中で拡大投影しながら行われる。なお、ナイフエッジ11には、先鋭な刃先を有し、本体表面にCNTを付着可能な構造の基材なら何でもよい。例えば、カミソリ刃やカッターナイフ刃、シリコン片の一辺を先鋭に研磨したもの等が掲げられる。
図17は、2つの照射実験例である、電子ビーム照射前と照射後のTEM写真を示す。同図(17A)、(17B)及び(17C)は、それぞれ一照射実験例である、電子ビーム照射前と照射後のTEM写真及びビーム面積(1.0M、5秒)を示す。同図(17D)、(17E)及び(17F)は、別の照射実験例である、電子ビーム照射前と照射後のTEM写真及びビーム面積(1.0M、1秒)を示す。これらの照射実験は前記図11の(11B)のフラーレン溶液による炭素物質層形成条件により得られたフラーレン分子層を用いて行った。同図(17A)、(17B)、(17D)及び(17E)における左側の暗領域は基板であり、これらのTEM写真から、基板上のフラーレン分子層がアモルファス炭素層に変化していることがわかる。
図16はカンチレバー突出部へのCNT固定工程を示す。図16の(16A)は、CNT15をカンチレバー突出部14に転移させた直後を示す。カンチレバー部13及びカンチレバー突出部14の表面にはフラーレン分子層16が上記炭素物質層形工程において膜形成されている。次に、CNT15の基端部15aをカンチレバー突出部14にナイフエッジ11から転移させて、CNT先端部をカンチレバー突出部14から延出させた付着状態において、CNT15の基端部15aに向けて電子ビーム17又はイオンビームを照射する。このビーム照射はTEM内の高真空下で行われる。上記の電子線誘起反応に基づくCNT固定メカニズムにより、高真空(〜10−5 Pa)下で観察を行う透過型電子顕微鏡(TEM)内部において、高分解能観察を行いながら、雰囲気中の残留炭化水素が極めて少ない高真空状態下において、前記炭素物質層の分解を行うことにより、強固なCNT固定処理を行うことができる。
Claims (18)
- 支持体の支持部にカーボンナノチューブ(以下、CNTと称する)を固定したCNT支持体において、前記支持部の表面に下側グラファイト層が形成され、前記下側グラファイト層の表面にCNTの固定部が接触して配置され、更に上側グラファイト層が前記固定部を被覆することにより前記CNTが前記支持部に固定されていることを特徴とするCNT支持体。
- 支持体の支持部にCNTを固定したCNT支持体において、前記支持部の表面にCNTの固定部が配置され、前記固定部及びその近傍の前記支持部表面に上側グラファイト層を形成し、前記上側グラファイト層が前記固定部を被覆することにより前記CNTが前記支持部に固定されていることを特徴とするCNT支持体。
- 少なくとも前記上側グラファイト層の外面にアモルファス炭素層が形成された請求項1又は2に記載のCNT支持体。
- 前記支持体がカンチレバーであり、前記支持部が前記カンチレバーに突出形成された突出部であり、前記固定部が前記CNTの基端部であり、前記CNT支持体は、前記突出部に前記CNTの基端部が固定され、前記CNTの先端部が前記突出部から突設されるCNTプローブである請求項1〜3のいずれかに記載のCNT支持体。
- 前記支持体が回路基板であり、前記CNTは回路素子であり、前記支持部が前記CNTが接合される接合位置であり、前記固定部が前記CNTの端部であり、前記CNT支持体は、前記接合部に前記CNTの端部が固定されたCNT回路基板である請求項1〜3のいずれかに記載のCNT支持体。
- 前記支持体がナイフエッジであり、前記支持部が前記CNTが突出されるエッジ部であり、前記固定部が前記CNTの端部であり、前記CNT支持体は、前記エッジ部に前記CNTの端部が固定されたCNTカートリッジである請求項1〜3のいずれかに記載のCNT支持体。
- 前記上側グラファイト層及び/又は前記下側グラファイト層により前記CNTを前記支持部に固定する部位が1箇所以上である請求項1〜6のいずれかに記載のCNT支持体。
- 支持体の支持部にCNTを固定したCNT支持体の製造方法において、前記支持部の表面に炭素分子又は有機物からなる炭素物質を堆積した炭素物質層を形成し、前記炭素物質層の表面にCNTの固定部を接触させて配置し、前記固定部及び/又は固定部近傍の被照射領域に電子ビーム又はイオンビームを照射して前記炭素物質層を分解し、前記分解により形成された炭素膜により前記固定部を被覆して前記CNTを前記支持部に固定することを特徴とするCNT支持体の製造方法。
- 支持体の支持部にCNTを固定したCNT支持体の製造方法において、前記支持部の表面にCNTの固定部を配置し、前記固定部及び/又はその近傍の前記支持部表面に炭素分子又は有機物からなる炭素物質を堆積した炭素物質層を形成し、前記固定部及び/又は固定部近傍の被照射領域に電子ビーム又はイオンビームを照射して前記炭素物質層を分解し、前記分解により形成された炭素膜により前記固定部を被覆して前記CNTを前記支持部に固定することを特徴とするCNT支持体の製造方法。
- 所定質量の前記炭素物質を容器内に配置し、前記容器内に前記支持体を投入して前記容器を封止し、前記容器を加熱して前記炭素物質を蒸発させて前記炭素物質を前記支持部を含む前記支持体の表面に堆積させて前記炭素物質層を形成する請求項8又は9に記載のCNT支持体の製造方法。
- 前記炭素物質を溶媒に混合した所定濃度の炭素物質溶液を調製し、前記炭素物質溶液の所定容量を前記容器中に注入し、加熱により前記容器から溶媒を除去して前記所定質量の炭素物質を前記容器内に残留配置させる請求項10に記載のCNT支持体の製造方法。
- 前記炭素膜により前記CNTの前記固定部を前記支持部に被覆固定した後、前記CNT支持体を洗浄溶媒により洗浄するか、又は前記支持体を加熱して、前記CNT支持体の表面に付着している前記炭素物質を除去する請求項10又は11に記載のCNT支持体の製造方法。
- 前記炭素膜が、アモルファス炭素膜、又はグラファイト膜である請求項8〜11のいずれかに記載のCNT支持体の製造方法。
- 前記炭素分子が、フラーレン又は金属内包フラーレンである請求項8〜13のいずれかに記載のCNT支持体の製造方法。
- 前記有機物は炭素以外の成分を含有し、前記分解により前記炭素以外の成分が気散して前記炭素膜が形成される請求項8〜13のいずれかに記載のCNT支持体の製造方法。
- 前記支持体がカンチレバーであり、前記支持部が前記カンチレバーに突出形成された突出部であり、前記固定部が前記CNTの基端部であり、前記CNT支持体は、前記突出部に前記CNTの基端部が固定され、前記CNTの先端部が前記突出部から突設されるCNTプローブである請求項8〜15のいずれかに記載のCNT支持体の製造方法。
- 前記支持体が回路基板であり、前記CNTは回路素子であり、前記支持部が前記CNTが接合される接合位置であり、前記固定部が前記CNTの端部であり、前記CNT支持体は、前記接合部に前記CNTの端部が固定されたCNT回路基板である請求項8〜15のいずれかに記載のCNT支持体の製造方法。
- 前記支持体がナイフエッジであり、前記支持部が前記CNTが突出されるエッジ部であり、前記固定部が前記CNTの端部であり、前記CNT支持体は、前記エッジ部に前記CNTの端部が固定されたCNTカートリッジである請求項8〜15のいずれかに記載のCNT支持体の製造方法。
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