JPWO2007139086A1 - カーボンナノチューブ成長用基板、カーボンナノチューブ成長方法、カーボンナノチューブ成長用触媒の粒径制御方法、及びカーボンナノチューブ径の制御方法 - Google Patents
カーボンナノチューブ成長用基板、カーボンナノチューブ成長方法、カーボンナノチューブ成長用触媒の粒径制御方法、及びカーボンナノチューブ径の制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
触媒粒子径と成長するCNTの内径及び/又は外径との関係は、CNT成長方法とその条件にも依存するが、アークプラズマガンのショット数が少ない方が細い径を有するCNTが得られる。また、触媒粒子径を制御した場合、CNT成長温度は、上記した成長温度、例えば700℃以下が好ましく、それを超える温度で成長させると、アークプラズマガンを利用して成膜した触媒微粒子が凝集し、粒径が大きくなるという問題がある。
13 トリガ電極 14 触媒材料
15 絶縁碍子 16 絶縁体
17 トリガ電源 18 アーク電源
19 直流電圧源 20 コンデンサユニット
21 真空チャンバ 22 基板ステージ
23 回転機構 24 回転用駆動手段
25 処理基板 26 アークプラズマガン
27 真空排気系 28 ガス導入系
31 真空排気手段 32 真空チャンバ
33 ガス導入手段 34 ガス供給管
35 基板ステージ 36 マイクロ波発生器
37 導波管 38 メッシュ部材
39 バイアス電源 S 基板
P プラズマ発生領域
触媒粒子径と成長するCNTの内径及び/又は外径との関係は、CNT成長方法とその条件にも依存するが、アークプラズマガンのショット数が少ない方が細い径を有するCNTが得られる。また、触媒粒子径を制御した場合、CNT成長温度は、上記した成長温度、例えば700℃以下が好ましく、それを超える温度で成長させると、アークプラズマガンを利用して成膜した触媒微粒子が凝集し、粒径が大きくなるという問題がある。
13 トリガ電極 14 触媒材料
15 絶縁碍子 16 絶縁体
17 トリガ電源 18 アーク電源
19 直流電圧源 20 コンデンサユニット
21 真空チャンバ 22 基板ステージ
23 回転機構 24 回転用駆動手段
25 処理基板 26 アークプラズマガン
27 真空排気系 28 ガス導入系
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37 導波管 38 メッシュ部材
39 バイアス電源 S 基板
P プラズマ発生領域
13 トリガ電極 14 触媒材料
15 絶縁碍子 16 絶縁体
17 トリガ電源 18 アーク電源
19 直流電圧源 20 コンデンサユニット
21 真空チャンバ 22 基板ステージ
23 回転機構 24 回転用駆動手段
25 処理基板 26 アークプラズマガン
27 真空排気系 28 ガスボンベ
31 真空排気手段 32 真空チャンバ
33 ガス導入手段 34 ガス供給管
35 基板ステージ 36 マイクロ波発生器
37 導波管 38 メッシュ部材
39 バイアス電源 S 基板
P プラズマ発生領域
Claims (23)
- アークプラズマガンを用いて形成された触媒層を表面上に有することを特徴とするカーボンナノチューブ成長用基板。
- 上記触媒層が、アークプラズマガンのショット数に応じて粒径の制御された触媒からなっていることを特徴とする請求項1記載のカーボンナノチューブ成長用基板。
- 上記触媒層の下地層としてさらにバッファ層を備えていることを特徴とする請求項1又は2記載のカーボンナノチューブ成長用基板。
- 上記バッファ層が、Ti、Ta、Sn、Mo及びAlから選ばれた金属の膜、これらの金属の窒化物の膜、又はこれらの金属の酸化物の膜であることを特徴とする請求項3記載のカーボンナノチューブ成長用基板。
- 上記触媒層が、アークプラズマガンのターゲットとして、Fe、Co及びNiのいずれか1種、又はこれらの金属の少なくとも1種を含む合金若しくは化合物、或いはこれら金属、合金及び化合物から選ばれた少なくとも2種の混合物からなるターゲットを用いて形成されたものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のカーボンナノチューブ成長用基板。
- 上記触媒層が、その形成後にさらに水素ラジカルを用いて活性化されたものであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の基板。
- 上記触媒層が、その表面上に金属又は窒化物からなる触媒保護層を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のカーボンナノチューブ成長用基板。
- 上記触媒保護層として用いる金属が、Ti、Ta、Sn、Mo及びAlから選ばれた金属であり、また、窒化物が、これらの金属の窒化物であることを特徴とする請求項7記載のカーボンナノチューブ成長用基板。
- アークプラズマガンを用いて基板上に触媒層を形成し、この触媒層上に熱CVD法又はリモートプラズマCVD法によりカーボンナノチューブを成長させることを特徴とするカーボンナノチューブ成長方法。
- 上記基板として、触媒層の下地にバッファ層を備えた基板を用いることを特徴とする請求項9記載のカーボンナノチューブ成長方法。
- 上記バッファ層が、Ti、Ta、Sn、Mo及びAlから選ばれた金属の膜、これらの金属の窒化物の膜、又はこれらの金属の酸化物の膜であることを特徴とする請求項10記載のカーボンナノチューブ成長方法。
- 上記アークプラズマガンのターゲットとして、Fe、Co及びNiのいずれか1種、又はこれらの金属の少なくとも1種を含む合金若しくは化合物、或いはこれら金属、合金及び化合物から選ばれた少なくとも2種の混合物からなるターゲットを用いることを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載のカーボンナノチューブ成長方法。
- 上記触媒層の形成後、水素ラジカルを用いて触媒を活性化し、次いで活性化された触媒層上にカーボンナノチューブを成長させることを特徴とする請求項9〜12のいずれかに記載のカーボンナノチューブ成長方法。
- 上記触媒層の形成後、この触媒層の表面上に金属又は窒化物からなる触媒保護層を形成することを特徴とする請求項9〜12のいずれかに記載のカーボンナノチューブ成長方法。
- 上記触媒保護層として用いる金属が、Ti、Ta、Sn、Mo及びAlから選ばれた金属であり、また、窒化物が、これらの金属の窒化物であることを特徴とする請求項14記載のカーボンナノチューブ成長方法。
- アークプラズマガンを用いて基板上に触媒層を形成する際に、このアークプラズマガンのショット数を変えて触媒の粒径を制御することを特徴とする触媒粒径の制御方法。
- 上記基板として、バッファ層を備えた基板を用いることを特徴とする請求項16記載の触媒粒径の制御方法。
- 上記バッファ層が、Ti、Ta、Sn、Mo及びAlから選ばれた金属の膜、これらの金属の窒化物の膜、又はこれらの金属の酸化物の膜であることを特徴とする請求項17記載の触媒粒径の制御方法。
- 上記アークプラズマガンのターゲットとして、Fe、Co及びNiのいずれか1種、又はこれらの金属の少なくとも1種を含む合金若しくは化合物、或いはこれら金属、合金及び化合物から選ばれた少なくとも2種の混合物からなるターゲットを用いることを特徴とする請求項16〜18のいずれかに記載の触媒粒径の制御方法。
- アークプラズマガンを用いて基板上に触媒層を形成する際に、請求項16〜19のいずれかに記載の方法で触媒粒径の制御された触媒層を形成し、この触媒層上に熱CVD法又はリモートプラズマCVD法によりカーボンナノチューブを成長させ、成長させたカーボンナノチューブの径を制御することを特徴とするカーボンナノチューブ径の制御方法。
- 上記触媒層の形成後、水素ラジカルを用いて触媒を活性化し、次いでその触媒層上にカーボンナノチューブを成長させることを特徴とする請求項20記載のカーボンナノチューブ径の制御方法。
- 上記触媒層の形成後、この触媒層の表面上に金属又は窒化物からなる触媒保護層を形成することを特徴とする請求項20又は21記載のカーボンナノチューブ径の制御方法。
- 上記触媒保護層として用いる金属が、Ti、Ta、Sn、Mo及びAlから選ばれた金属であり、また、窒化物が、これらの金属の窒化物であることを特徴とする請求項22記載のカーボンナノチューブ径の制御方法。
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