JPWO2019172379A1 - 単層カーボンナノチューブ及び該単層カーボンナノチューブに積層された層を有する構造体、及びその製造方法 - Google Patents
単層カーボンナノチューブ及び該単層カーボンナノチューブに積層された層を有する構造体、及びその製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】図1
Description
また、該構造体を用いた材料に関する。
単層CNTを電子・光デバイスに応用するためには、伝導特性の異なる単層CNTの作り分けが困難であるという課題に加えて、単層CNTの特性が周囲環境に影響されてやすいという問題点を解決する必要がある。これは、単層CNTでは全ての構成原子が表面に存在し、表面に吸着したガス分子や接触する基板などにより、特性が大きく変化するためである。
したがって、適切な物質で単層CNTの表面を保護することが有効であると考えられる。
しかしながら、該構造体において、CNTは多層であり、BNNTも多層であり、その積層の順番や層数は制御されていなかった。
具体的には、BNNT内にC60フラーレンやアモルファス炭素を内包させ、その後、電子線照射やAr中での加熱により、CNT、具体的には単層CNTが形成されることを開示する。要するに、非特許文献3〜5は、単層CNTがBNNTの層で覆われた生成物がはじめて得られたことを開示する。
しかしながら、得られた生成物の長さは、短いものに制限されていた。また、BNNTの配向構造を保ったままの状態で合成することができず、その合成量も少ない、という課題もあった。
そこで、本発明の目的は、単層CNTの表面を適切な物質で保護することにより、周囲環境に影響されやすい単層CNTの特性を安定化させるか、及び/又は単層CNTに別の特性を付加させた積層構造体を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記目的以外に、又は上記目的に加えて、上記構造体の製造方法を提供することにある。
さらに、本発明の目的は、上記目的以外に、又は上記目的に加えて、上記構造体を有する材料を提供することにある。
<1> 長さが50nm以上、好ましくは100nm以上、より好ましくは1μm以上、最も好ましくは10μm以上である第1の単層カーボンナノチューブ及び該第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層を有する構造体であって、該第2の層が、第1の窒化ホウ素、第1の遷移金属ダイカルコゲナイド、第2のカーボン、第1の黒リン、第1のシリコンからなる群Aから選ばれる少なくとも1種から成る、上記構造体。
<3> 上記<1>又は<2>において、第2の層は、チューブ状、好ましくは第1の単層カーボンナノチューブと略同心のチューブ状であるのがよい。
<4> 上記<1>〜<3>のいずれかにおいて、第2の層が2層以上有して成るのがよい。
<7> 上記<6>において、群Bは、好ましくは第2の窒化ホウ素、第2の遷移金属ダイカルコゲナイド、第3のカーボンからなる群B’、より好ましくは第2の窒化ホウ素、及び第2の遷移金属ダイカルコゲナイドからなる群B” から選ばれる少なくとも1種から成るのがよい。
<9> 上記<8>において、群Cは、好ましくは第nの窒化ホウ素、第nの遷移金属ダイカルコゲナイド、第(n+1)のカーボンからなる群C’、より好ましくは第nの窒化ホウ素ナノチューブ、及び第nの遷移金属ダイカルコゲナイドからなる群C” から選ばれる少なくとも1種から成るのがよい。
<11> 上記<1>〜<10>のいずれかにおいて、第1の単層カーボンナノチューブの直径が0.4〜8nm、好ましくは0.6〜5nm、より好ましくは0.7〜4nm、最も好ましくは1〜3nmであるのがよい。
<12> 上記<1>〜<11>のいずれかの構造体を複数有して成る膜。
1a)第1の単層カーボンナノチューブを準備し所定箇所に設置する工程;
1b)前記所定箇所に、第2の層の原料となるガスを流入する工程;及び
1c)前記所定箇所を加熱する工程、例えば前記ガスから第2の層を形成するのに必要な温度まで加熱する工程、具体的には、例えば第2の層が第1の窒化ホウ素から成る場合、700〜1500℃、好ましくは800〜1400℃、より好ましくは900〜1300℃で、例えば第2の層が第1の遷移金属ダイカルコゲナイドから成る場合、400〜1200℃、好ましくは450〜1100℃、より好ましくは450〜1000℃で加熱する工程;
を有することにより、前記構造体を得る、上記方法。
<15> 上記<13>又は<14>の工程1a)において準備する単層カーボンナノチューブが、長さが10nm以上、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上、さらに好ましくは1μm以上、最も好ましくは10μm以上であるのがよい。
2b)前記所定箇所に、第3の層の原料となるガスを流入する工程;
2c)前記所定箇所を加熱する工程、例えば前記ガスから第3の層を形成するのに必要な温度まで加熱する工程、具体的には、例えば第3の層が第2の窒化ホウ素から成る場合、700〜1500℃、好ましくは800〜1400℃、より好ましくは900〜1300℃で、例えば第3の層が第2の遷移金属ダイカルコゲナイドから成る場合、400〜1200℃、好ましくは450〜1100℃、より好ましくは450〜1000℃で加熱する工程;
を有することにより、前記構造体の第2の層に第3の層を積層させた構造体を得る、構造体の製造方法。
mb)前記所定箇所に、第(m+1)の層(mは2以上の整数)の原料となるガスを流入する工程;
mc)前記所定箇所を加熱する工程、例えば前記ガスから第(m+1)の層を形成するのに必要な温度まで加熱する工程、具体的には、例えば第(m+1)の層が第mの窒化ホウ素から成る場合、700〜1500℃、好ましくは800〜1400℃、より好ましくは900〜1300℃で、例えば第(m+1)の層が第mの遷移金属ダイカルコゲナイドから成る場合、400〜1200℃、好ましくは450〜1100℃、より好ましくは450〜1000℃で加熱する工程;
を有することにより、前記構造体の第mの層に第(m+1)の層を積層させた構造体を得るのがよい。
<P1> 第1の単層カーボンナノチューブ及び該第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層を有する構造体であって、該第2の層が、第1の窒化ホウ素、第1の遷移金属ダイカルコゲナイド(例えばMoS2、WSe2)、第2のカーボン、第1の黒リン、第1のシリコンからなる群Aから選ばれる少なくとも1種から成る、上記構造体。
<P2> 上記<P1>において、第1の単層カーボンナノチューブは、その長さが4μm以上、好ましくは10μm以上、より好ましくは数百μmのオーダーであるのがよい。
<P4> 上記<P1>〜<P3>のいずれかにおいて、第2の層は、チューブ状、好ましくは第1の単層カーボンナノチューブと略同心のチューブ状であるのがよい。
<P6> 上記<P1>〜<P5>のいずれかにおいて、第1の単層カーボンナノチューブの直径が0.4〜8nm、好ましくは0.8〜3nmであるのがよい。
<P8> 上記<P1>〜<P6>のいずれかにおいて、第2の層にさらに積層された第3の層、好ましくはチューブ状の層である第3の層、より好ましくは第1の単層カーボンナノチューブと略同心のチューブ状の層である第3の層を有し、該第3の層が、第2の窒化ホウ素、第2の遷移金属ダイカルコゲナイド、第3のカーボン、第2の黒リン、第2のシリコンからなる群Bから選ばれる少なくとも1種から成るのがよい。
<P10> 上記<P1>〜<P9>のいずれかの構造体を複数有して成る膜。
1a)第1の単層カーボンナノチューブを準備し所定箇所に設置する工程;
1b)前記所定箇所に、第2の層の原料となるガスを流入する工程;及び
1c)前記所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、前記構造体を得る、上記方法。
<P13> 上記<P11>又は<P12>において、工程1a)において準備する第1の単層カーボンナノチューブが、該第1の単層カーボンナノチューブを複数有してなる第1の膜であり、前記構造体が、該構造体を複数有してなる第2の膜であるのがよい。
<P15> 2a)上記<P11>〜<P14>のいずれかにより得られた構造体を所定箇所に設置する工程;
2b)前記所定箇所に、第3の層の原料となるガスを流入する工程;
2c)前記所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、前記構造体の第2の層に第3の層を積層させた構造体を得る、構造体の製造方法。
<P17> 上記<P15>又は<P16>において、ma)第mの層を備えた構造体を所定箇所に設置する工程;
mb)前記所定箇所に、第(m+1)の層(mは2以上の整数)の原料となるガスを流入する工程;
mc)前記所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、前記構造体の第mの層に第(m+1)の層を積層させた構造体を得るのがよい。
<P18> 上記<P11>〜<P17>のhb)工程(hは1以上の整数)において、キャリアガス、例えばAr、Ar/H2を流入させるのがよい。
具体的には、本発明により、単層CNT、特にその長さが比較的長い単層CNTに他の物質を積層させた構造体、特に単層CNTと同心チューブ状に積層させた構造体を提供することができる。
さらに、本発明により、上記効果以外に、又は上記効果に加えて、上記構造体を有する材料を提供することができる。
本願は、ある面において、長さが50nm以上、好ましくは100nm以上、より好ましくは1μm以上、最も好ましくは10μm以上である第1の単層カーボンナノチューブ及び該第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層を有する構造体であって、該第2の層が、第1の窒化ホウ素、第1の遷移金属ダイカルコゲナイド、第2のカーボン、第1の黒リン、第1のシリコンからなる群Aから選ばれる少なくとも1種から成る、上記構造体を提供する。
さらに、本願は、上記構造体を複数有して成る膜を提供する。
また、本願は、上記構造体を有する材料を提供する。
さらに、本願は、上記構造体の製造方法を提供する。
以降、順に説明する。なお、上記構造体については、共通する事項は、
本発明の構造体は、第1の単層カーボンナノチューブ及び該第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層又は第2’の層を有する構造体である。
<<第1の単層カーボンナノチューブ>>
本発明の第1の単層カーボンナノチューブは、ある面において、長さが50nm以上、好ましくは100nm以上、より好ましくは1μm以上、最も好ましくは10μm以上であるのがよい。
本発明の第1の単層カーボンナノチューブは、その直径が0.4〜8nm、好ましくは0.6〜5nm、より好ましくは0.7〜4nm、最も好ましくは1〜3nmであるのがよい。
本発明の構造体は、第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層又は第2’の層を有する。
「積層」は、第1の単層カーボンナノチューブの一部に第2の層又は第2’の層が積層されているのがよく、好ましくは第1の単層カーボンナノチューブ全体に積層されているのがよい。
遷移金属ダイカルコゲナイドとは、「MCh2」で表される化合物(Mは、遷移金属、例えばMo、W、Ti、Zr、Hf、Nb、Taであり、Chは、カルコゲン元素、S、Se、Teを表す)をいい、例えば、MoS2、WSe2を挙げることができる。
第2の層は、1層であっても、2層以上有して成ってもよい。
第2’の層は、上述したとおり、単層であることを規定する。
「原子層物質(2次元物質、又は層状物質)」であるか否かは、透過型電子顕微鏡、電子線回折法、ラマン分光法、光吸収分光法、又は蛍光分光法により判断することができる。
本発明の構造体は、上述の第2の層又は第2’の層に積層された第3の層を有してもよい。
第3の層は、好ましくはチューブ状の層、より好ましくは第1の単層カーボンナノチューブと略同心のチューブ状の層であるのがよい。
第3の層は、第2の窒化ホウ素、第2の遷移金属ダイカルコゲナイド、第3のカーボン、第2の黒リン、第2のシリコンからなる群B、好ましくは第2の窒化ホウ素、第2の遷移金属ダイカルコゲナイド、第3のカーボンからなる群B’、より好ましくは第2の窒化ホウ素、及び第2の遷移金属ダイカルコゲナイドからなる群B” から選ばれる少なくとも1種から成るのがよい。
さらに、第3の層は、原子層物質からなるのがよい。
なお、「積層」の語、「層」の語、及び「原子層物質」の語に関しては、上述したとおりである。
本発明の構造体は、第nの層にさらに積層された第(n+1)の層を有してもよい。ここで、nは3以上の整数を表す。
第(n+1)の層は、第nの窒化ホウ素、第nの遷移金属ダイカルコゲナイド、第(n+1)のカーボン、第nの黒リン、第nのシリコンからなる群C、好ましくは第nの窒化ホウ素、第nの遷移金属ダイカルコゲナイド、第(n+1)のカーボンからなる群C’、より好ましくは第nの窒化ホウ素ナノチューブ、及び第nの遷移金属ダイカルコゲナイドからなる群C”から選ばれる少なくとも1種から成るのがよい。
第nの層(nは3以上の整数を表す)は、単層から成っても、2層以上を有して成ってもよい。
さらに、第(n+1)の層は、原子層物質からなるのがよい。
なお、「積層」の語、「層」の語、及び「原子層物質」の語に関しては、上述したとおりである。
図1は、本発明の構造体を模式的に示す図である。
図1において、(a)は、軸方向の図、換言すると第1の単層カーボンナノチューブの軸方向に対する断面図であり、(b)は鳥瞰図である。
図1において、Aは、第1の単層カーボンナノチューブを示す。また、Bは、第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層又は第2’の層を示す。Xは、第2の層にさらに積層された第3の層を示す。
なお、図1には、第(n+1)層(nは3以上の整数)が記載されていないが、図1の「X」のさらに外層に、第n層に積層された層Xnを有してもよい。
本発明の構造体は、半導体用電子材料、太陽電池材料、二次電池材料、熱界面材料、強度部材、複合材料への添加物などの材料に応用することができる。
したがって、本発明は、上述の構造体を有する材料、例えば上述の応用を有する材料を提供する。
また、本発明は、上述の構造体を複数有して成る膜を提供する。該膜についても、上述の応用に適用することができる。
本発明は、第1の単層カーボンナノチューブ及び該第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層を有する構造体であって該第2の層が第1の窒化ホウ素、第1の遷移金属ダイカルコゲナイド、第2のカーボン、第1の黒リン、及び第1のシリコンからなる群Aから選ばれる少なくとも1種からなる構造体の製造方法を提供する。
該製造方法は、
1a)第1の単層カーボンナノチューブを準備し所定箇所に設置する工程;
1b)前記所定箇所に、第2の層の原料となるガスを流入する工程;及び
1c)前記所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、上記構造体を得ることができる。
工程1a)は、第1の単層カーボンナノチューブを準備し所定箇所に設置する工程である。
第1の単層カーボンナノチューブは、上述の第1の単層カーボンナノチューブを用いることができる。なお、その長さは、特に限定されないが、例えば10nm以上、好ましくは50nm以上、より好ましくは100nm以上、さらに好ましくは1μm以上、最も好ましくは10μm以上であるのがよい。
直径は、上述したように、0.4〜8nm、好ましくは0.6〜5nm、より好ましくは0.7〜4nm、最も好ましくは1〜3nmであるのがよい。
また、工程1a)において準備する第1の単層カーボンナノチューブが、垂直配向単層カーボンナノチューブである場合、本発明の方法により得られる構造体は、該垂直配向の形状がほぼ維持された状態で得ることができる。また、同様に、工程1a)において準備する第1の単層カーボンナノチューブが、水平配向単層カーボンナノチューブである場合、本発明の方法により得られる構造体は、該水平配向の形状がほぼ維持された状態で得ることができる。
所定箇所として、例えば、図2に図示するような構成を有する装置の所定箇所に設置するのがよい。
図2は、工程1a)の設置箇所を有する装置であって、工程1b)及び1c)を実施することができる装置を模式的に示す図である。
図2において、電気炉21の中心を貫通するように石英管22を配置し、該石英管22中であって、電気炉21の中心部となるように、第1の単層カーボンナノチューブを配置する。
なお、図2には図示しないが、矢印の左側には、後述する工程1b)のガスの供給装置を有する。また、図2には図示しないが、石英管22中を減圧又は真空とするための真空ポンプを含む減圧装置が備えられるのがよい。
工程1b)は、所定箇所に、第2の層の原料となるガスを流入する工程である。
第2の層の原料となるガスは、第2の層に依存する。
例えば、第2の層が窒化ホウ素を有して成る場合、該ガスとして、窒素原子とホウ素原子の双方を含有する物質のガス、例えば、アンモニアボラン、ボラジン、トリメチルアミンボランなどのガス、例えば熱分解ガスを挙げることができるがこれらに限定されない。具体的には、アンモニアボラン粉末を加熱して、例えば80℃程度に加熱して、得られる熱分解ガスを用いることができるがこれに限定されない。
また、窒素原子を供給するガスとホウ素原子を供給するガスとの双方を用いることができる。
また、例えば、第2の層が黒リンを有して成る場合、例えばリン粉末(P粉末)などを用いることができるがこれらに限定されない。
さらに、例えば、第2の層がシリコンを有して成る場合、例えばシラン、ジシランなどを用いることができるがこれらに限定されない。
なお、ガス流入の速度、量などは、適宜設定することができる。
なお、キャリアガスの流量、流速などは、適宜設定することができ、これにより、ガス流入の速度、量などを、適宜設定してもよい。
工程1c)は、所定箇所を加熱する工程、例えば前記ガスから第2の層を形成するのに必要な温度まで加熱する工程、具体的には、例えば第2の層が第1の窒化ホウ素から成る場合、700〜1500℃、好ましくは800〜1400℃、より好ましくは900〜1300℃で、例えば第2の層が第1の遷移金属ダイカルコゲナイドから成る場合、400〜1200℃、好ましくは450〜1100℃、より好ましくは450〜1000℃で加熱する工程;である。
また、加熱時間は、所望の第2の層の種類、第2の層の層数、用いるガス、加熱温度などに依存するが、例えば第2の層が第1の窒化ホウ素から成る場合、加熱温度が1000℃と一定である場合には、0.4−0.8時間程度の時間で1層、1時間程度の時間で2層〜4層、3時間程度の時間で4〜10層を得ることができる。したがって、加熱時間は、所望の第2の層の種類などにより適宜選択することができる。
本発明は、第2の層又は第2’の層を積層させた構造体にさらに第3の層を積層させた構造体の製造方法を提供する。
該方法は、
2a)上記で得られた第2の層又は第2’の層を積層させた構造体を所定箇所に設置する工程;
2b)所定箇所に、第3の層の原料となるガスを流入する工程;
2c)所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、構造体の第2の層に第3の層を積層させた構造体を得ることができる。
工程2a)は、上記で得られた第2の層又は第2’の層を積層させた構造体を所定箇所に設置する工程である。
具体的には、上記工程1a)で説明した箇所、具体的には図2に例示するような装置の所定箇所に設置するのがよい。
工程2b)は、所定箇所に、第3の層の原料となるガスを流入する工程である。
工程2b)は、上述の工程1b)における「第2の層」を「第3の層」に変更した以外、上述の工程1b)と同様な工程を用いることができる。
工程2c)は、所定箇所を加熱する工程である。
工程2c)は、上述工程1c)における「第2の層」を「第3の層」に変更した以外、上述の工程1c)と同様な工程を用いることができる。
本発明は、第mの層(mは3以上の整数)を積層させた構造体にさらに第(m+1)の層を積層させた構造体の製造方法を提供する。
該方法は、
ma)第mの層を備えた構造体を所定箇所に設置する工程;
mb)所定箇所に、第(m+1)の層(mは3以上の整数)の原料となるガスを流入する工程;及び
mc)所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、構造体の第mの層に第(m+1)の層を積層させた構造体を得ることができる。
なお、工程ma)、工程mb)、工程mc)(mは3以上の整数)は、それぞれ、工程2a)、2b)、2c)と同様な工程を用いることができる。
本願は、第1の単層カーボンナノチューブ及び該第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層を有する構造体であって、該第2の層が、第1の窒化ホウ素、第1の遷移金属ダイカルコゲナイド(例えばMoS2、WSe2)、第2のカーボン、第1の黒リン、第1のシリコンからなる群Aから選ばれる少なくとも1種から成る構造体を提供する。
図1は、本発明の構造体を模式的に示す図である。
図1において、(a)は、軸方向の図、換言すると第1の単層カーボンナノチューブの軸方向に対する断面図であり、(b)は鳥瞰図である。
図1において、Aは、第1の単層カーボンナノチューブを示す。また、Bは、第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層を示す。Xは、第2の層にさらに積層された第3の層を示す。
なお、図1には、第(n+1)層(nは3以上の整数)が記載されていないが、図1の「X」のさらに外層に、第n層に積層された層Xnを有してもよい。
第1の単層カーボンナノチューブの直径が0.4〜8nm、好ましくは0.8〜3nmであるのがよい。
第1の単層カーボンナノチューブの形態は、垂直配向単層カーボンナノチューブ、架橋単層カーボンナノチューブ、水平配向単層ナノチューブ、及びランダム配向単層カーボンナノチューブ(例えば複数のランダム配向単層カーボンナノチューブからなる膜)からなる群から選ばれるのがよい。
第2の層は、チューブ状、好ましくは第1の単層カーボンナノチューブと略同心のチューブ状であるのがよい。
第2の層の直径は、数nmであるのがよい。
本願は、上述の構造体を複数有して成る膜を提供する。
即ち、第1の単層カーボンナノチューブ及び該第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層を有する構造体であって該第2の層が第1の窒化ホウ素、第1の遷移金属ダイカルコゲナイド、第2のカーボン、第1の黒リン、及び第1のシリコンからなる群Aから選ばれる少なくとも1種からなる構造体の製造方法であって、
1a)第1の単層カーボンナノチューブを準備し所定箇所に設置する工程;
1b)前記所定箇所に、第2の層の原料となるガスを流入する工程;及び
1c)前記所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、前記構造体を得る、上記方法。
上記工程1a)において準備する第1の単層カーボンナノチューブが、該第1の単層カーボンナノチューブを複数有してなる第1の膜であり、前記構造体が、該構造体を複数有してなる第2の膜であるのがよい。
上記工程1a)において準備する単層カーボンナノチューブは、その長さが4μm以上、好ましくは10μm以上、より好ましくは数百μmのオーダーであるのがよい。
2b)前記所定箇所に、第3の層の原料となるガスを流入する工程;
2c)前記所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、前記構造体の第2の層に第3の層を積層させた構造体を得る、構造体の製造方法、を提供する。
上記2c)加熱工程が、例えば前記ガスから第3の層を形成するのに必要な温度まで加熱するのがよい。
mb)前記所定箇所に、第(m+1)の層(mは2以上の整数)の原料となるガスを流入する工程;
mc)前記所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、前記構造体の第mの層に第(m+1)の層を積層させた構造体を得るのがよい。
上述のhb)工程(hは1以上の整数)において、キャリアガス、例えばAr、Ar/H2を流入させるのがよい。
(1)テンプレートとなる単層CNTサンプルを、石英管・電気炉・真空ポンプ・ガス供給機構等から成る合成装置に設置する.電気炉を昇温し,合成温度は1000−1050℃程度で行った。合成温度は一例であり、温度範囲は800−1200℃が考えられる。
(2)キャリアガスとしてAr/H2を300sccm、300Pa程度で流入を行った。実験条件はこれに限らず、キャリアガスは未使用、Ar、Ar/H2、流入は10−5000sccm、10Pa−100kPa程度が考えられる。さらに、流入速度は装置の性能に依存する。
(3)上記と並行して、原料となるアンモニアボラン粉末を80℃程度に加熱し、熱分解ガスを単層CNTサンプルに供給したが、実験条件はこれに限られず、加熱温度は50−150℃の範囲が考えられる。また、原料としてはボラジンやトリメチルアミンボランなど、窒素原子とホウ素原子を含有する物質も考えられる。
(4)30minから3hour程度の合成時間の後、原料ガスの供給を止めて、電気炉を降温する.サンプル温度が十分に下がったところで、装置を開けてサンプルを取り出す。
合成されたCNTの概ね若しくは全ての面を覆うBN層は、概ね均一であることが確認できた。
図3(a)に示す2工程、即ち、基板上に該基板に垂直に配向した単層CNTを得る第1の工程(後述の工程1A)、及び該工程で得られた垂直配向単層CNTにBNNT(窒化ホウ素ナノチューブ)層を積層させる第2の工程(後述の工程1B)により、積層体1Bを得た。
<<1A.垂直配向単層CNTの調製>>
基板としてSi基板(シリコン基板)または石英基板を用いて、Y. Murakami et al., Chemical Physics Letter, 385, 298 (2004)に記載されるアルコール触媒CVD(ACCVD)により、該基板に垂直に配向する単層CNT(「垂直配向単層CNT 1A」という)を調製した。
上記で得られた垂直配向単層CNT 1Aを、石英管・電気炉・真空ポンプ・ガス供給機構などから成る合成装置に設置した。
電気炉を昇温し、合成温度である1000〜1050℃程度とした。窒化ホウ素(BN)の層の原料となるアンモニアボラン粉末を80℃程度に加熱して得られる熱分解ガスを、キャリアガスとしてAr/H2を300sccm、300Pa程度で流入させながら、垂直配向単層CNT 1Aへと30分間、供給した。その後、熱分解ガスの供給を止めて、電気炉を降温させ、垂直配向単層CNT 1AにBNNT層が積層した積層体1Bを得た。
垂直配向単層CNT 1A及び積層体1Bについて、光吸収分光法及びラマン分光法により、それぞれ吸収スペクトル及びラマンスペクトルを確認した。
図3(b)は、垂直配向単層CNT 1A及び積層体1Bの吸収スペクトルを示す。なお、図3(b)は、基板として石英基板を用いて得たものである。
また、 図3(c)は、垂直配向単層CNT 1A及び積層体1Bのラマンスペクトルを示す。
図3(b)及び(c)から、積層体1Bにおいて、BNNT層が形成されていること及び垂直配向単層CNT 1Aが崩壊していない状態であることが確認できる。
垂直配向単層CNT 1A及び積層体1Bについて、その断面を走査型電子顕微鏡(SEM)により確認した(図3(d))。
また、積層体1Bについて、透過型電子顕微鏡(TEM)により確認した(図3(e))。
図3(d)から、垂直配向単層CNT 1A(図中、「Before」で示す)の垂直配向が、積層体1B(図中、「After」で示す)においても維持されていることがわかる。また、垂直配向単層CNT 1Aの単層CNTの長さが約4μmであり、積層体1Bの長さについても約4μmであることがわかる。
以上から、本実施例により、垂直配向単層CNT 1AにBNNT層が1層以上積層した積層体1Bが得られたことがわかる。
実施例1における「垂直配向単層CNT 1A」の代わりに単層CNTランダム膜2Aを用いた以外、実施例1と同様な方法により、積層体2B及び2B’を得た。
ここで、単層CNTランダム膜2Aは、エアロゾルCVD法により合成されたものをアールト大学Kauppinen教授から提供を受けた。また、BNNT層の合成に関して、実施例1では30分間であったものを、1時間として積層体2Bを得、3時間として積層体2B’を得た。
積層体2B及び2B’も、単層CNTランダム膜2Aと同様に、膜状であった。
単層CNTランダム膜2A、積層体2B及び積層体2B’のTEM像を観察した(図4)。
また、TEM像(図4)から、合成時間を3時間とした積層体2B’のBNNT層は、合成時間を1時間とした積層体2BのBNNT層よりもBNNT層が増大していることがわかる。
さらに、TEM像(図4)から、単層CNTランダム膜2Aの単層CNTはその直径が1nm〜3nm程度であり、積層体2Bの直径が4nm〜7nm程度であり、積層体2B’の直径が7nm〜15nm程度であることがわかる。
したがって、BNNT層の合成に関して、合成時間以外を同条件とした場合、時間により積層の厚さが増大すること、複数層が形成されることがわかる。
実施例1における「垂直配向単層CNT 1A」の代わりに水平配向単層CNT 3Aを用いた以外、実施例1と同様な方法により、積層体3Bを得た。
ここで、水平配向単層CNT 3Aは、単結晶水晶基板を用いて合成され、水平配向単層CNT 3Aの単層CNTは、基板と水平であり且つ基板の結晶方位に沿って一方向に配列した単層CNTであった。また、窒化ホウ素層の合成に関して、実施例1と同様に、30分間とした。
実施例1と同様に、積層体3BのSEM像を確認したところ(図5(a))、基板に横たわった長さ数百μmの単層CNTと同様に、水平配向したチューブ構造が存在することが確認できた。
さらに、原子間顕微鏡(AFM)により、積層体3Bを確認したところ(図5(c))、BNNT層が形成される前(水平配向単層CNT 3Aの単層CNTの直径に相当)に2nm以下であったものが、窒化ホウ素層形成後(積層体3Bの直径に相当)に約5nmとなったことがわかる。また、これらのことから、単層CNTに窒化ホウ素層が積層されていることがわかる。
また、図5(d)は、図(c)内の線分(v)の部分の高さプロファイルを示す図であり、該図から、チューブ構造の直径が5nm程度になっていることがわかる。
実施例3で得られた積層体3Bを用いて、複数本のチューブ状積層体で電極間をつなげた電界効果トランジスタ(FET)構造を作製し、その評価を行った。
具体的には、酸化膜100nm付きのハイドープシリコン基板に、実施例3で得られた積層体3Bを転写して、フォトリソグラフィ又は電子リソグラフィ、及び真空蒸着により金属電極をパターニングし、バックゲート型の電界効果トランジスタ構造を作製した。
図6(a)は、BN層を合成した水平配向単層CNT、即ち積層体3BのSEM像である。また、図6(b)は、本実施例で作製したFETの上方視点、(c)が断面視点の模式図である。図6(d)は、本実施例で作製したFETのSEM像である。金属的な単層CNTは電気的ブレイクダウン法により切断した。このFETの電気特性について、半導体パラメータアナライザを用いて測定した。図6(e)がゲート電圧に対するドレイン電流の変化である。
これらの図から、BN被覆により単層CNTの電気伝導特性が著しく低下するなどの悪影響が生じていないことが確認された。
実施例3で得られた積層体3Bの熱的安定性を確認した。
単層CNTは、空気中、約450℃で焼失することが知られている。
一方、積層体3Bを用いて、その熱的安定性を測定したところ、図7に示すとおり、約700℃まで耐えることがわかった。
なお、図7は、次のように測定した。即ち、サンプル温度を一定温度まで上昇した後に室温に下げてラマンスペクトルのGバンド強度を測定する操作を、加熱温度を逐次上昇しながら繰り返した。図7は、加熱温度を横軸とし,初期状態のGバンド強度を基準として補正を行ったGバンド強度(CNTの量に対応)を縦軸にプロットしたグラフである。
<<6A.架橋単層CNTの調製>>
柱状に微細加工されたSi基板上に、架橋単層CNT 6Aを実施例1と同様に、アルコール触媒CVDにより調製した。
<<6B.架橋単層CNT 6AへのBNNT層の積層体の合成>>
実施例1、具体的には実施例1の工程1Bに記載したのと同様に、積層体6Bを調製した。
得られた積層体6Bについて、SEM像を観察した(図8)。
図8から、BN合成前と同様にチューブ構造が架橋された状態であることがわかる。
したがって、架橋単層CNTを用いた場合であっても、該架橋単層CNTにBNNT層が積層された状態として合成される。
<<7A.単層CNTランダム膜>>
実施例2と同様の単層CNTランダム膜 7Aを単層CNTとして用いた。
<<7C.垂直配向単層CNT 7AへのMoS2ナノチューブ層の積層体の合成>>
MoS2ナノチューブ層を化学気相成長法(CVD)により調製した。具体的には次のように調製した。
単層CNTランダム膜 7Aを、石英管・電気炉・真空ポンプ・ガス供給機構などから成る合成装置に設置した。
電気炉を昇温し、合成温度である400〜600℃程度とした。MoS2層の原料となるS粉末を単層CNTランダム膜 7Aを設置した上流に配置し、100〜130℃に加熱した。また、MoS2層の原料となるMoO3を、S粉末の隣に配置し、500〜600℃で加熱した。これらの気相を、キャリアガスとしてArを50sccmで流入させながら、単層CNTランダム膜 7Aへと5〜70分間、供給した。その後、ガス供給を止めて、電気炉を降温させ、単層CNTランダム膜 7AにMoS2ナノチューブ層が積層した積層体7Cを得た。
図9aは、積層体8Cについて、断面及び側面を模式的に示す図である。
図9bのHRTEM像から、単層CNTランダム膜 7Aの単層CNTの直径が約3nmであり、積層体7Cの直径が約4nmであることがわかる。
図9cのHAADF STEM像から、MoS2ナノチューブ単層が単層CNTランダム膜 7Aの単層CNTに積層されていることがわかる。
<<8A.単層CNTランダム膜の調製>>
実施例2と同様に、エアロゾルCVD法により合成された単層CNTランダム膜8Aをアールト大学Kauppinen教授から提供を受けた。
この単層CNTランダム膜8Aを、セラミックワッシャ上に載せたもの(図10eを参照のこと)を用いた。図10eからわかるように、単層CNTランダム膜8Aは無色透明であり、下に配置したロゴが透けて見えた。
<<8B.単層CNTランダム膜8AへのBNNT層の積層体の合成>>
実施例1、具体的には実施例1の工程1Bに記載したのと同様に、積層体8Bを調製した。積層体8Bについても、単層CNTランダム膜8Aと同様に透明であり、下に配置したロゴが透けて見えた。
実施例7、具体的には実施例7の工程7Cに記載したのと同様に、積層体8C1を調製した。
<<8C2.積層体8BへのMoS2ナノチューブ層の積層体の合成>>
実施例7の工程7Cにおいて、S粉末の代わりにC2H6S、MoO3の代わりにC16H10Mo2O6を用い、キャリアガスとしてのArの代わりにN2を用いた以外、実施例7、具体的には実施例7の工程7Cに記載したのと同様に、積層体8C2を調製した。
積層体8C2についても、単層CNTランダム膜8Aと同様に透明であり、下に配置したロゴが透けて見えた。
図10b及びdのHAADF STEM像から、単層CNTにBNNT層が積層され、且つBNNT層にMoS2ナノチューブ層が積層されていることがわかる。
また、図10cのHRTEM像から、単層CNT 8の単層CNTの直径が約2nmであり、単層CNT 8AにBNNT層が積層された積層体8Bの直径が約4nmであり、さらにBNNT層にMoS2ナノチューブ層が積層された積層体8Cの直径が約5nmであることがわかる。
Claims (14)
- 長さが50nm以上である第1の単層カーボンナノチューブ及び該第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層を有する構造体であって、該第2の層が、第1の窒化ホウ素、第1の遷移金属ダイカルコゲナイド、第2のカーボン、第1の黒リン、第1のシリコンからなる群Aから選ばれる少なくとも1種から成る、上記構造体。
- 前記積層された第2の層が2層以上有して成るる請求項1記載の構造体。
- 長さが10nm以上である第1の単層カーボンナノチューブ及び該第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2’の層を有する構造体であって、該第2’の層が単層であり、該第2’の層が、第1の窒化ホウ素、第1の遷移金属ダイカルコゲナイド、第2のカーボン、第1の黒リン、第1のシリコンからなる群Aから選ばれる少なくとも1種から成る、上記構造体。
- 第2の層にさらに積層された第3の層を有し、該第3の層が、第2の窒化ホウ素、第2の遷移金属ダイカルコゲナイド、第3のカーボン、第2の黒リン、第2のシリコンからなる群Bから選ばれる少なくとも1種から成る、請求項1〜3のいずれか一項記載の構造体。
- 第nの層にさらに積層された第(n+1)の層を有し(nは3以上の整数を表す)、該第(n+1)の層が、第nの窒化ホウ素、第nの遷移金属ダイカルコゲナイド、第(n+1)のカーボン、第nの黒リン、第nのシリコンからなる群Cから選ばれる請求項1〜4のいずれか一項記載の構造体。
- 第nの層(nは3以上の整数を表す)が単層から成るか又は2層以上を有して成る請求項4又は5記載の構造体。
- 前記第1の単層カーボンナノチューブの直径が0.4〜8nmである請求項1〜6のいずれか一項記載の構造体。
- 請求項1〜7のいずれか一項記載の構造体を複数有して成る膜。
- 第1の単層カーボンナノチューブ及び該第1の単層カーボンナノチューブに積層された第2の層を有する構造体であって該第2の層が第1の窒化ホウ素、第1の遷移金属ダイカルコゲナイド、第2のカーボン、第1の黒リン、及び第1のシリコンからなる群Aから選ばれる少なくとも1種から成る構造体の製造方法であって、
1a)第1の単層カーボンナノチューブを準備し所定箇所に設置する工程;及び
1b)前記所定箇所に、第2の層の原料となるガスを流入する工程;
1c)前記所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、前記構造体を得る、上記方法。 - 前記工程1a)において準備する第1の単層カーボンナノチューブが、該第1の単層カーボンナノチューブを複数有してなる第1の膜であり、前記構造体が、該構造体を複数有してなる第2の膜である請求項8記載の方法。
- 前記工程1a)において準備する単層カーボンナノチューブが、長さが10nm以上である請求項8又は9記載の方法。
- 2a)請求項9〜11のいずれか一項記載の方法により得られた構造体を所定箇所に設置する工程;
2b)前記所定箇所に、第3の層の原料となるガスを流入する工程;
2c)前記所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、前記構造体の第2の層に第3の層を積層させた構造体を得る、構造体の製造方法。 - ma)第mの層を備えた構造体を所定箇所に設置する工程;
mb)前記所定箇所に、第(m+1)の層(mは2以上の整数)の原料となるガスを流入する工程;
mc)前記所定箇所を加熱する工程;
を有することにより、前記構造体の第mの層に第(m+1)の層を積層させた構造体を得る、請求項12記載の構造体の製造方法。 - 前記hb)工程(hは1以上の整数)において、Ar又はAr/H2キャリアガスを流入させる請求項9〜13のいずれか一項記載の方法。
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---|---|---|---|---|
JP2003146631A (ja) * | 2001-11-12 | 2003-05-21 | Japan Science & Technology Corp | 吸熱性反応を利用した機能性ナノ材料の製造方法 |
JP2004533936A (ja) * | 2001-05-16 | 2004-11-11 | インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト | ナノチューブ配列構造およびナノチューブ配列構造の生成方法 |
JP2005314162A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | National Institute For Materials Science | 導電性可変三層カーボンナノチューブ及び三層カーボンナノチューブの合成方法並びに導電性可変三層カーボンナノチューブの合成方法 |
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JP2004506530A (ja) * | 2000-08-24 | 2004-03-04 | ウィリアム・マーシュ・ライス・ユニバーシティ | ポリマー巻き付け単層カーボンナノチューブ |
CN100418876C (zh) * | 2005-08-19 | 2008-09-17 | 清华大学 | 碳纳米管阵列制备装置及方法 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004533936A (ja) * | 2001-05-16 | 2004-11-11 | インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト | ナノチューブ配列構造およびナノチューブ配列構造の生成方法 |
JP2003146631A (ja) * | 2001-11-12 | 2003-05-21 | Japan Science & Technology Corp | 吸熱性反応を利用した機能性ナノ材料の製造方法 |
JP2005314162A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | National Institute For Materials Science | 導電性可変三層カーボンナノチューブ及び三層カーボンナノチューブの合成方法並びに導電性可変三層カーボンナノチューブの合成方法 |
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