【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.05.20】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23OS1003
利用課題名 / Title
高結晶性ナノカーボン材料の創成とデバイス応用
利用した実施機関 / Support Institute
大阪大学 / Osaka Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
エレクトロデバイス/ Electronic device,センサ/ Sensor,高品質プロセス材料/技術/ High quality process materials/technique,原子層薄膜/ Atomic layer thin film,ナノカーボン/ Nano carbon,ナノチューブ/ Nanotube
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
小林 慶裕
所属名 / Affiliation
大阪大学大学院理学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
井ノ上泰輝,劉元嘉
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
近田和美
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
OS-102：SEM付集束イオンビーム装置
OS-127：レーザーラマン顕微鏡
OS-109：深掘りエッチング装置
OS-104：自動搬送電子ビーム描画装置
OS-117：EB蒸着装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
超高温プロセスなどにより高結晶性ナノカーボン材料を合成し、これを用いたデバイスの形成と評価を行うことで、高結晶性ナノカーボン材料の新規物性探索と応用を行う。
実験 / Experimental
ナノダイヤモンドを固体成長核としてシリコン基板に担持し、化学気相成長法を用いて単層カーボンテープナノチューブ（CNT）の合成を行った。得られた単層CNTの構造分析を、走査型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡、ラマン顕微鏡などにより行った。また、単層CNTを用いた電子デバイス作製のために電子線リソグラフィと電子線蒸着による電極形成を行った他、架橋した単層CNT合成のためにドライエッチング装置によりシリコン基板にトレンチ状の構造形成を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
化学気相成長におけるガス流を制御することで、長尺かつ配向した単層CNTの合成を実現した。ナノダイヤモンドおよび従来のFe粒子を成長核として合成したサンプルのそれぞれについて、CNT先端の構造を走査型電子顕微鏡および原子間力顕微鏡により詳細に分析し、ナノダイヤモンドと金属粒子の判別法を確立した。この手法に基づき、ナノダイヤモンドを固体成長核に用いて長尺かつ配向した単層CNTの成長に初めて成功したことを実証した。ラマン顕微鏡により、単層CNTが長尺に渡って高い結晶性を保つことを確認した。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
単層CNTの走査型電子顕微鏡像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Yuanjia Liu, Gas flow–directed growth of aligned carbon nanotubes from nonmetallic seeds, Carbon, 214, 118309(2023).
DOI: 10.1016/j.carbon.2023.118309
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 清水 一理, 井ノ上 泰輝, 小林 慶裕, "電子デバイス応用に向けた配向ヘテロナノチューブの大面積形成" 第84回応用物理学会秋季学術講演会（熊本）, 令和5年9月22日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件