JP2003063813A - Carbon nanotube film, carbon nanotube film body and substrate with carbon nanotube film, and manufacturing method thereof - Google Patents
Carbon nanotube film, carbon nanotube film body and substrate with carbon nanotube film, and manufacturing method thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はカーボンナノチュー
ブ膜、カーボンナノチューブ膜体及びカーボンナノチュ
ーブ膜付き基板並びにそれらの製造方法に関し、更に詳
しくは、所定の方向に高配向するカーボンナノチューブ
膜、カーボンナノチューブ膜体及びカーボンナノチュー
ブ膜付き基板並びにそれらの製造方法に関する。本発明
のカーボンナノチューブ膜、カーボンナノチューブ膜体
及びカーボンナノチューブ膜付き基板は、電界電子放出
素子、磁性材料、超伝導材料及び二次電池の電極材料等
に利用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon nanotube film, a carbon nanotube film body, a substrate with a carbon nanotube film, and a method for producing the same, more specifically, a carbon nanotube film and a carbon nanotube film body which are highly oriented in a predetermined direction. And a substrate with a carbon nanotube film and a method for producing the same. INDUSTRIAL APPLICABILITY The carbon nanotube film, the carbon nanotube film body, and the substrate with the carbon nanotube film of the present invention are used as a field electron emission device, a magnetic material, a superconducting material, an electrode material of a secondary battery, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】カーボンナノチューブの配向膜を得る方
法としては大きく分けて２つに大別することができる。
１つは基板上にＦｅ、Ｃｏ及びＮｉ等の触媒をコーティ
ングして、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法に
より垂直方向に伸びたカーボンナノチューブ配向膜を得
る方法であり、もう１つは炭化珪素単結晶を昇華分解す
ることにより、基板に対して垂直に伸びたカーボンナノ
チューブ配向膜を得る方法である（特願平９−８７５１
８号公報）。2. Description of the Related Art Methods for obtaining an alignment film of carbon nanotubes can be roughly divided into two types.
One is a method of coating a catalyst such as Fe, Co and Ni on a substrate to obtain a vertically oriented carbon nanotube alignment film by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and the other is a method of forming a silicon carbide single crystal. Is a method of obtaining a carbon nanotube alignment film extending vertically to the substrate by subliming and decomposing (Japanese Patent Application No. 9-8751).
No. 8).
【０００３】また、ＣＶＤを用いて、ＳＯＩ（Silicon
on Insulator）基板上に炭化珪素単結晶を堆積させた
後、基板を剥離し、炭化珪素単結晶を昇華分解して、ナ
ノチューブの自立膜を得る方法も提案されている（特願
平１０−２８２２１４号公報）。しかしながら、触媒を
用いたＣＶＤ法の場合、比較的大面積のカーボンナノチ
ューブを得ることは可能であるが、チューブが曲がりや
すく、また、触媒として用いた金属がナノチューブ内部
に残るため、配向膜の品質に問題があった。一方、炭化
珪素単結晶を昇華分解してカーボンナノチューブ膜を得
る方法の場合、炭化珪素単結晶が高価で且つ長さが限定
されるといった問題があった。Further, by using CVD, SOI (Silicon
on Insulator) A method of depositing a silicon carbide single crystal on a substrate, peeling the substrate, and subliming and decomposing the silicon carbide single crystal to obtain a free-standing nanotube film has also been proposed (Japanese Patent Application No. 10-822214). Issue). However, in the case of the CVD method using a catalyst, although it is possible to obtain a carbon nanotube having a relatively large area, the tube is easily bent, and the metal used as a catalyst remains inside the nanotube. I had a problem with. On the other hand, the method of obtaining a carbon nanotube film by subliming and decomposing a silicon carbide single crystal has a problem that the silicon carbide single crystal is expensive and its length is limited.
【０００４】カーボンナノチューブは、これを利用して
電界電子放出素子等へ広く応用されている。例えば、電
界電子放出素子の場合、カーボンナノチューブがその成
長方向に導電性を有するという性質を利用して、カーボ
ンナノチューブ（膜）を導電性基板上に効率よく形成さ
れ構成される。このとき、カーボンナノチューブの原料
として炭化珪素単結晶（６Ｈ−ＳｉＣウェハー）を用
い、昇華分解法により作製する場合、炭化珪素の電気抵
抗が高いため、炭化珪素の完全分解の途中でカーボンナ
ノチューブ（膜）の成長を停止させ、カーボンナノチュ
ーブ（膜）と炭化珪素単結晶の界面にグラファイト層を
生成させる必要があった。そのため、素子として機能さ
せるためにカーボンナノチューブ（膜）及びグラファイ
トの電気抵抗率を考慮して電流を供給する等の措置をと
る必要があり、基板の低抵抗化処理が律速されるおそれ
がある。また、グラファイト層を生成させるには、カー
ボンナノチューブが生成する温度で長時間加熱すること
が必要であるため、生産性、コスト等の面で問題であ
る。Utilizing this, carbon nanotubes are widely applied to field electron emission devices and the like. For example, in the case of a field electron emission device, carbon nanotubes (films) are efficiently formed on a conductive substrate by utilizing the property that carbon nanotubes have conductivity in the growth direction. At this time, when a silicon carbide single crystal (6H—SiC wafer) is used as a raw material for the carbon nanotubes and is manufactured by a sublimation decomposition method, since the electric resistance of the silicon carbide is high, the carbon nanotubes (film 2) was stopped, and a graphite layer was formed at the interface between the carbon nanotube (film) and the silicon carbide single crystal. Therefore, in order to function as an element, it is necessary to take measures such as supplying an electric current in consideration of the electric resistivity of the carbon nanotube (film) and graphite, and the process of reducing the resistance of the substrate may be limited. Further, in order to form the graphite layer, it is necessary to heat for a long time at the temperature at which the carbon nanotubes are formed, which is a problem in terms of productivity, cost and the like.
【０００５】また、ＣＶＤ法にてＳＯＩ基板上に炭化珪
素単結晶を堆積させ、昇華分解する方法では、市販され
ているＳＯＩ基板のＳｉ活性層の膜厚、結晶性等をカー
ボンナノチューブの形成に都合の良いように最適化させ
る工程が必要で、大量生産には不向きであった。Further, in a method of depositing a silicon carbide single crystal on an SOI substrate by a CVD method and subliming and decomposing it, the thickness, crystallinity, etc. of a Si active layer of a commercially available SOI substrate are used to form carbon nanotubes. It is not suitable for mass production because it requires a step of optimizing it for convenience.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたものであって、所定方向に配向するカー
ボンナノチューブ膜、カーボンナノチューブ膜体及びカ
ーボンナノチューブ膜付き基板、並びに大面積で且つ容
易にこれらを製造する方法を提供することを目的とす
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a carbon nanotube film oriented in a predetermined direction, a carbon nanotube film body and a substrate with a carbon nanotube film, and a large area. It is an object of the present invention to provide a method for easily manufacturing these.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成
するに至った。即ち、本発明のカーボンナノチューブ膜
は、基板上に炭化珪素からなる多結晶膜を形成させ、そ
の後、該炭化珪素多結晶膜が形成された基板を、微量酸
素を含有する雰囲気において該炭化珪素多結晶膜を炭化
珪素が分解して該炭化珪素多結晶膜の表面から珪素原子
が失われる温度に加熱することにより、炭化珪素から珪
素原子を完全に除去して得られる多数のカーボンナノチ
ューブからなることを特徴とする。また、本発明のカー
ボンナノチューブ膜の製造方法は、基板上に炭化珪素か
らなる多結晶膜を形成させ、その後、該炭化珪素多結晶
膜が形成された基板を、微量酸素を含有する雰囲気にお
いて該炭化珪素多結晶膜を炭化珪素が分解して該炭化珪
素多結晶膜の表面から珪素原子が失われる温度に加熱す
ることにより、炭化珪素から珪素原子を完全に除去して
得られる多数のカーボンナノチューブからなるカーボン
ナノチューブ膜を形成することを特徴とする。Means for Solving the Problems The present inventors have completed the present invention as a result of intensive studies to solve the above problems. That is, in the carbon nanotube film of the present invention, a polycrystalline film made of silicon carbide is formed on a substrate, and thereafter, the substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed is subjected to the polycrystalline silicon carbide in an atmosphere containing a trace amount of oxygen. A large number of carbon nanotubes obtained by completely removing silicon atoms from silicon carbide by heating the crystalline film to a temperature at which silicon carbide is decomposed and silicon atoms are lost from the surface of the polycrystalline silicon carbide film. Is characterized by. Further, in the method for producing a carbon nanotube film of the present invention, a polycrystalline film made of silicon carbide is formed on a substrate, and then the substrate on which the silicon carbide polycrystalline film is formed is treated in an atmosphere containing a trace amount of oxygen. Numerous carbon nanotubes obtained by completely removing silicon atoms from silicon carbide by heating the silicon carbide polycrystalline film to a temperature at which silicon carbide is decomposed and silicon atoms are lost from the surface of the silicon carbide polycrystalline film It is characterized in that a carbon nanotube film made of is formed.
【０００８】本発明のカーボンナノチューブ膜付き基板
は、基板と、該基板上に炭化珪素からなる多結晶膜を形
成させ、その後、該炭化珪素多結晶膜が形成された基板
を、微量酸素を含有する雰囲気において該炭化珪素多結
晶膜を炭化珪素が分解して該炭化珪素多結晶膜の表面か
ら珪素原子が失われる温度に加熱することにより、炭化
珪素から珪素原子を完全に除去して得られる多数のカー
ボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ膜と、
を備えることを特徴とする。また、本発明のカーボンナ
ノチューブ膜付き基板の製造方法は、基板上に炭化珪素
からなる多結晶膜を形成させ、その後、該炭化珪素多結
晶膜が形成された基板を、微量酸素を含有する雰囲気に
おいて該炭化珪素多結晶膜を炭化珪素が分解して該炭化
珪素多結晶膜の表面から珪素原子が失われる温度に加熱
することにより、炭化珪素から珪素原子を完全に除去し
て得られる多数のカーボンナノチューブからなるカーボ
ンナノチューブ膜を形成することを特徴とする。The substrate with a carbon nanotube film of the present invention comprises a substrate, a polycrystalline film made of silicon carbide formed on the substrate, and then the substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed containing a trace amount of oxygen. It is obtained by completely removing silicon atoms from silicon carbide by heating the silicon carbide polycrystalline film to a temperature at which silicon carbide is decomposed and silicon atoms are lost from the surface of the silicon carbide polycrystalline film in an atmosphere A carbon nanotube film composed of many carbon nanotubes,
It is characterized by including. Further, in the method for producing a substrate with a carbon nanotube film of the present invention, a polycrystalline film made of silicon carbide is formed on the substrate, and then the substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed is subjected to an atmosphere containing a trace amount of oxygen. Is heated to a temperature at which silicon carbide is decomposed and silicon atoms are lost from the surface of the silicon carbide polycrystalline film, thereby completely removing silicon atoms from the silicon carbide. It is characterized in that a carbon nanotube film made of carbon nanotubes is formed.
【０００９】上記炭化珪素多結晶膜が形成される上記基
板を構成する材料は、上記炭化珪素多結晶膜が形成され
る際に炭化珪素と反応しにくいものであれば特に限定さ
れない。また、上記基板を構成する材料の融点は、好ま
しくは１３００℃以上、より好ましくは１６００℃以
上、更に好ましくは１８００℃以上である。但し、上限
は、通常４０００℃である。上記基板を構成する材料の
融点が低すぎると上記炭化珪素多結晶膜を形成中に基板
の変形や融解が発生するため、好ましくない。また、上
記基板は導電性を有することが好ましい。これによっ
て、基板に形成されるカーボンナノチューブ膜との電気
伝導性を利用した製品を容易に製造することができる。The material forming the substrate on which the silicon carbide polycrystalline film is formed is not particularly limited as long as it does not easily react with silicon carbide when the silicon carbide polycrystalline film is formed. The melting point of the material forming the substrate is preferably 1300 ° C. or higher, more preferably 1600 ° C. or higher, even more preferably 1800 ° C. or higher. However, the upper limit is usually 4000 ° C. If the melting point of the material forming the substrate is too low, the substrate is deformed or melted during the formation of the silicon carbide polycrystalline film, which is not preferable. Moreover, it is preferable that the substrate has conductivity. As a result, it is possible to easily manufacture a product that utilizes electrical conductivity with the carbon nanotube film formed on the substrate.
【００１０】更に、上記基板を構成する材料は、炭化珪
素との熱膨張係数差が６×１０−６（／℃）未満のもの
が好ましい。より好ましくは３×１０−６（／℃）未満
である。炭化珪素との熱膨張係数差が０でもよい。この
熱膨張係数差が大きいと、基板に炭化珪素多結晶膜を形
成した際に、多結晶膜に亀裂が生じる可能性がある。上
記基板を構成する材料の例としては、Ｃ，Ｃｒ，Ｈｆ，
Ｉｒ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｔｉ，Ｗ，Ｚｒ
あるいはこれらの金属元素を含む合金等が挙げられる。
これらのうち、Ｃ，Ｍｏ及びＷが好ましい。Further, it is preferable that the material forming the substrate has a difference in thermal expansion coefficient with silicon carbide of less than 6 × 10 −6 (/ ° C.). More preferably, it is less than 3 × 10 −6 (/ ° C.). The difference in coefficient of thermal expansion from that of silicon carbide may be zero. If this difference in thermal expansion coefficient is large, a crack may occur in the polycrystalline film when the polycrystalline silicon carbide film is formed on the substrate. Examples of the material forming the substrate include C, Cr, Hf,
Ir, Mo, Nb, Pt, Rh, Re, Ti, W, Zr
Alternatively, an alloy containing these metal elements may be used.
Of these, C, Mo and W are preferred.
【００１１】上記基板の厚さは特に限定されないが、好
ましくは５００μm以下、より好ましくは１００μｍ以
下である。基板の厚さが薄いほど、炭化珪素多結晶膜へ
の残留応力は小さくなるためである。一方、厚すぎると
炭化珪素多結晶膜への残留応力が増加し、多結晶膜の割
れが生じるため、好ましくない。The thickness of the substrate is not particularly limited, but is preferably 500 μm or less, more preferably 100 μm or less. This is because the thinner the substrate, the smaller the residual stress on the silicon carbide polycrystalline film. On the other hand, if the thickness is too large, the residual stress on the polycrystalline silicon carbide film increases and the polycrystalline film is cracked, which is not preferable.
【００１２】上記炭化珪素多結晶膜は、例えば、気相成
長法、液相成長法等により基板上に形成することができ
る。これらのうち、気相成長法が好ましく、例えば、Ｃ
ＶＤ法、ＭＢＥ法及びスパッタ法等が挙げられるが、Ｃ
ＶＤ法及びスパッタ法が好ましい。The silicon carbide polycrystalline film can be formed on the substrate by, for example, a vapor phase growth method, a liquid phase growth method or the like. Of these, the vapor phase growth method is preferable, for example, C
The VD method, MBE method, sputtering method, etc. may be mentioned, but C
The VD method and the sputtering method are preferable.
【００１３】上記炭化珪素多結晶膜の表面は、結晶面が
いろいろな方位を向いた状態になっている。上記基板に
対して垂直に配向したカーボンナノチューブ膜を得るた
めには、上記炭化珪素がα−ＳｉＣである場合、（００
０１）面に配向していることが好ましく、β−ＳｉＣの
場合は（１１１）面に配向していることが好ましい。気
相成長法を用いると、α−ＳｉＣの場合、（０００１）
面に、また、β−ＳｉＣの場合は（１１１）面に配向す
るように炭化珪素多結晶膜を形成することは容易であ
る。上記ＣＶＤ法によりβ−ＳｉＣ多結晶膜を形成する
場合の成膜温度は、通常、６５０〜９５０℃、好ましく
は７５０〜８５０℃である。この温度範囲であれば、形
成される炭化珪素多結晶膜が（１１１）面に配向しやす
くなる。一方、α−ＳｉＣ多結晶膜を形成する場合の成
膜温度は、通常、１４００〜２０００℃、好ましくは１
５５０〜１８５０℃である。この温度範囲であれば、形
成される炭化珪素多結晶膜が（０００１）面に配向しや
すくなる。On the surface of the above-mentioned silicon carbide polycrystalline film, crystal planes are oriented in various directions. In order to obtain a carbon nanotube film oriented perpendicular to the substrate, when the silicon carbide is α-SiC, (00
It is preferable that the (01) plane is oriented, and in the case of β-SiC, the (111) plane is preferable. When vapor phase growth method is used, in the case of α-SiC, (0001)
It is easy to form a silicon carbide polycrystal film so as to be oriented on the plane, or in the case of β-SiC, the (111) plane. The film formation temperature in the case of forming the β-SiC polycrystalline film by the above CVD method is usually 650 to 950 ° C, preferably 750 to 850 ° C. Within this temperature range, the formed silicon carbide polycrystalline film is likely to be oriented in the (111) plane. On the other hand, the film forming temperature for forming the α-SiC polycrystalline film is usually 1400 to 2000 ° C., preferably 1
It is 550 to 1850 ° C. Within this temperature range, the formed silicon carbide polycrystalline film is likely to be oriented in the (0001) plane.
【００１４】上記炭化珪素多結晶膜の膜厚はカーボンナ
ノチューブの長さと比例関係にあるので、例えば、ＣＶ
Ｄ法で製造する場合、成長時間をコントロールすること
により、カーボンナノチューブの長さを容易に制御する
ことができる。Since the thickness of the above-mentioned silicon carbide polycrystalline film is proportional to the length of the carbon nanotube, for example, CV
In the case of manufacturing by the method D, the length of the carbon nanotube can be easily controlled by controlling the growth time.
【００１５】本発明において、カーボンナノチューブ膜
は、炭化珪素多結晶膜を微量酸素を含有する雰囲気にお
いて加熱すると、Ｓｉが酸化されてＳｉＯとして蒸発
し、残ったＣが筒状のチューブ構造をとって配列するこ
とで製造される。上記「微量酸素を含有する雰囲気」と
は、微量の酸素を含有する環境（条件）であれば、特に
限定されず、減圧状態であっても、常圧であっても、あ
るいは加圧状態であってもよいし、また、酸素以外の気
体の存在下であってもよい。好ましくは、真空中あるい
は不活性ガス雰囲気である。In the present invention, in the carbon nanotube film, when the silicon carbide polycrystal film is heated in an atmosphere containing a trace amount of oxygen, Si is oxidized and evaporated as SiO, and the remaining C has a tubular tube structure. It is manufactured by arranging. The "atmosphere containing a trace amount of oxygen" is not particularly limited as long as it is an environment (condition) containing a trace amount of oxygen, and may be in a reduced pressure state, a normal pressure, or a pressurized state. It may be present or in the presence of a gas other than oxygen. Preferred is a vacuum or an inert gas atmosphere.
【００１６】微量酸素を含有する真空中において炭化珪
素多結晶膜を加熱する場合、炭化珪素の分解により珪素
原子を除去可能な限りにおいて、真空度及び加熱温度は
特に限定されない。好ましい真空度は、１０−３〜１０
−１０Ｔｏｒｒであり、より好ましくは１０−５〜１０
−９Ｔｏｒｒである。真空度が高すぎると、形成される
カーボンナノチューブ同士が食い合うことにより、一部
のチューブが他を吸収して大きく成長する場合があり、
カーボンナノチューブのサイズを制御することが困難に
なる。また、好ましい加熱温度は、１２００〜２０００
℃であり、より好ましくは１４００〜１８００℃であ
る。加熱温度が高すぎると、炭化珪素から珪素原子が失
われる速度が大きくなり、カーボンナノチューブの配向
が乱れやすくなるとともにチューブ径が大きくなる傾向
がある。更に、温度が高くなると、グラファイト層が形
成されるので好ましくない。When the polycrystalline silicon carbide film is heated in a vacuum containing a small amount of oxygen, the degree of vacuum and the heating temperature are not particularly limited as long as silicon atoms can be removed by decomposition of silicon carbide. The preferred degree of vacuum is 10 −3 to 10
-10 Torr, more preferably 10 -5 to 10
-9 Torr. If the degree of vacuum is too high, the formed carbon nanotubes may interfere with each other, and some tubes may absorb others and grow larger,
It becomes difficult to control the size of the carbon nanotube. Further, the preferable heating temperature is 1200 to 2000.
C., more preferably 1400 to 1800.degree. If the heating temperature is too high, the rate at which silicon atoms are lost from silicon carbide increases, the orientation of carbon nanotubes tends to be disturbed, and the tube diameter tends to increase. Furthermore, when the temperature is high, a graphite layer is formed, which is not preferable.
【００１７】また、微量酸素を含有する不活性ガス雰囲
気において炭化珪素多結晶膜を加熱する場合の不活性ガ
スとしては、Ｈｅ及びＡｒ等が挙げられるが、Ａｒが好
ましい。含有される酸素の量は、好ましくは３％以下、
より好ましくは１％以下である。尚、通常、下限は０．
０００００１％である。不活性ガス雰囲気において炭化
珪素多結晶膜を加熱する場合、炭化珪素の分解により珪
素原子を除去可能な限りにおいて、雰囲気の圧力及び加
熱温度は特に限定されない。好ましい加熱温度は、１２
００〜２０００℃であり、より好ましくは１４００〜１
８００℃である。加熱温度が高すぎると、炭化珪素から
珪素原子が失われる速度が大きくなり、カーボンナノチ
ューブの配向が乱れやすくなるとともにチューブ径が大
きくなる傾向がある。更に、温度が高くなると、グラフ
ァイト層が形成されるので好ましくない。As the inert gas for heating the silicon carbide polycrystalline film in an inert gas atmosphere containing a trace amount of oxygen, He, Ar and the like can be mentioned, but Ar is preferable. The amount of oxygen contained is preferably 3% or less,
It is more preferably 1% or less. Incidentally, the lower limit is usually 0.
It is 000001%. When heating the silicon carbide polycrystalline film in an inert gas atmosphere, the pressure and heating temperature of the atmosphere are not particularly limited, as long as silicon atoms can be removed by decomposition of silicon carbide. The preferred heating temperature is 12
The temperature is from 00 to 2000 ° C, and more preferably from 1400 to 1
It is 800 ° C. If the heating temperature is too high, the rate at which silicon atoms are lost from silicon carbide increases, the orientation of carbon nanotubes tends to be disturbed, and the tube diameter tends to increase. Furthermore, when the temperature is high, a graphite layer is formed, which is not preferable.
【００１８】上記炭化珪素多結晶膜を加熱する手段とし
ては特に限定されず、電気炉、レーザービーム照射、直
接通電加熱、赤外線照射加熱、マイクロ波加熱及び高周
波加熱等の手段によることができる。The means for heating the silicon carbide polycrystalline film is not particularly limited, and means such as an electric furnace, laser beam irradiation, direct current heating, infrared irradiation heating, microwave heating and high frequency heating can be used.
【００１９】本発明のカーボンナノチューブ膜付き基板
は、上記のように、導電性等を有する基板上にカーボン
ナノチューブ膜を形成することによって得ることができ
る。この場合、多結晶膜を構成する炭化珪素から珪素原
子を完全に除去してなるものでもそうでなくてもいずれ
でもよい。このようなカーボンナノチューブ膜付き基板
は、電界電子放出素子、二次電池等に有用である。The substrate with a carbon nanotube film of the present invention can be obtained by forming a carbon nanotube film on a substrate having conductivity as described above. In this case, it may or may not be one obtained by completely removing silicon atoms from silicon carbide forming the polycrystalline film. Such a carbon nanotube film-coated substrate is useful for field electron emission devices, secondary batteries, and the like.
【００２０】本発明のカーボンナノチューブ膜体は、基
板上に炭化珪素からなる多結晶膜を形成させ、その後、
該炭化珪素多結晶膜が形成された基板を、微量酸素を含
有する雰囲気において該炭化珪素多結晶膜を炭化珪素が
分解して該炭化珪素多結晶膜の表面から珪素原子が失わ
れる温度に加熱することにより、炭化珪素から珪素原子
を完全に除去して得られる多数のカーボンナノチューブ
からなるカーボンナノチューブ膜を形成し、次いで、熱
処理することにより該基板から分離されたことを特徴と
する。また、本発明のカーボンナノチューブ膜体の製造
方法は、基板上に炭化珪素からなる多結晶膜を形成さ
せ、その後、該炭化珪素多結晶膜が形成された基板を、
微量酸素を含有する雰囲気において該炭化珪素多結晶膜
を炭化珪素が分解して該炭化珪素多結晶膜の表面から珪
素原子が失われる温度に加熱することにより、炭化珪素
から珪素原子を完全に除去して得られる多数のカーボン
ナノチューブからなるカーボンナノチューブ膜を形成
し、次いで、熱処理することにより該基板から該カーボ
ンナノチューブ膜を分離することを特徴とする。In the carbon nanotube film body of the present invention, a polycrystalline film made of silicon carbide is formed on a substrate, and thereafter,
The substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed is heated in an atmosphere containing a trace amount of oxygen to a temperature at which silicon carbide is decomposed and silicon atoms are lost from the surface of the polycrystalline silicon carbide film. By doing so, a carbon nanotube film composed of a large number of carbon nanotubes obtained by completely removing silicon atoms from silicon carbide is formed, and then heat treated to separate the carbon nanotube film from the substrate. Further, the method for producing a carbon nanotube film body of the present invention comprises forming a polycrystalline film made of silicon carbide on a substrate, and then forming a substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed,
The silicon carbide polycrystalline film is heated in an atmosphere containing a trace amount of oxygen to a temperature at which silicon carbide is decomposed and silicon atoms are lost from the surface of the silicon carbide polycrystalline film, whereby silicon atoms are completely removed from the silicon carbide. It is characterized in that a carbon nanotube film composed of a large number of carbon nanotubes obtained by the above is formed, and then the carbon nanotube film is separated from the substrate by heat treatment.
【００２１】本カーボンナノチューブ膜体は、基板に形
成されたカーボンナノチューブ膜を基板から分離して得
られ、分離されたカーボンナノチューブ膜体は、両端が
開口した状態となる。尚、基板にカーボンナノチューブ
膜を形成する方法は、前記のとおりである。基板に形成
されたカーボンナノチューブ膜を基板から分離するため
に熱処理を行うが、その加熱温度は、好ましくは３００
〜７００℃、より好ましくは３５０〜６５０℃である。
加熱温度が高すぎると、カーボンナノチューブや基板を
損傷するおそれがある。また、加熱時間は、好ましくは
５〜６０分、より好ましくは１０〜３０分である。基板
の熱処理の雰囲気は特に限定されないが、大気が好まし
い。また、圧力も特に限定されず、加圧状態、常圧及び
減圧状態のいずれでもよい。The present carbon nanotube film body is obtained by separating the carbon nanotube film formed on the substrate from the substrate, and the separated carbon nanotube film body is in a state where both ends are opened. The method of forming the carbon nanotube film on the substrate is as described above. A heat treatment is performed to separate the carbon nanotube film formed on the substrate from the substrate, and the heating temperature is preferably 300.
-700 degreeC, More preferably, it is 350-650 degreeC.
If the heating temperature is too high, the carbon nanotubes or the substrate may be damaged. The heating time is preferably 5 to 60 minutes, more preferably 10 to 30 minutes. The atmosphere for heat treatment of the substrate is not particularly limited, but atmospheric air is preferable. Further, the pressure is not particularly limited, and may be a pressurized state, a normal pressure or a depressurized state.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明する。
実施例１
実施例１の製造方法の概略図を図１に示す。基板１とし
て表面を鏡面研磨したグラファイト多結晶体を用いた。
まず、熱ＣＶＤ法により炭化珪素多結晶体を厚さ０．２
μｍとなるようにグラファイト基板の上に堆積させた。
基板１をエタノール、続いてアセトンにて超音波洗浄を
行って脱脂した後、反応管の中に入れて、水素プラズマ
中、８００℃で６０分間加熱した。基板温度が安定した
後、原料ガスを導入し、成膜を開始した。Ｃの原料ガス
としてＣ２Ｈ２を、Ｓｉの原料ガスとしてＳｉＨ２Ｃｌ
２を使用した。原料ガスは水素で１０％に希釈・充填し
たボンベから供給され、反応室へ入る前にキャリアガス
の水素と混合した。それぞれのガス流量はＨ２が３４３
ｓｃｃｍ、ＳｉＨ２Ｃｌ２が１４ｓｃｃｍ、Ｃ２Ｈ ２が
９ｓｃｃｍであった。炭化珪素多結晶膜２を約０．２μ
ｍ堆積させた後、基板を取り出した。Ｘ線回折による
と、図２に示すようにβ−ＳｉＣ（１１１）のピークが
支配的であった。また、高速電子線回折では＜１１１＞
配向によるスポットが確認された。従って、堆積した膜
２はβ−ＳｉＣで＜１１１＞に強く配向しているものと
考えた。その後、基板を真空炉内にセットし、真空中
（１×１０ ー４Ｔｏｒｒ）、１７００℃、３０分の条件
で炭化珪素を昇華分解させた。基板上の膜を透過型電子
顕微鏡で観察したところ、図３に示すような基板に対し
て垂直に配向したカーボンナノチューブ膜３を得ること
ができた。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described with reference to Examples.
To explain.
Example 1
A schematic view of the manufacturing method of Example 1 is shown in FIG. As substrate 1
A graphite polycrystal whose surface was mirror-polished was used.
First, a silicon carbide polycrystal having a thickness of 0.2 is formed by a thermal CVD method.
It was deposited on a graphite substrate to have a thickness of μm.
Substrate 1 is ultrasonically cleaned with ethanol and then acetone
After performing degreasing, put it in a reaction tube, and use hydrogen plasma.
Heated at 800 ° C. for 60 minutes. Substrate temperature is stable
After that, a source gas was introduced and film formation was started. C source gas
As CTwoHTwoAs Si source gasTwoCl
TwoIt was used. Dilute and fill the source gas with hydrogen to 10%
Supplied from a gas cylinder and carrier gas before entering the reaction chamber.
Mixed with hydrogen. Each gas flow rate is HTwoIs 343
sccm, SiHTwoClTwoIs 14 sccm, CTwoH TwoBut
It was 9 sccm. About 0.2μ of silicon carbide polycrystalline film 2
After the m deposition, the substrate was taken out. By X-ray diffraction
Then, as shown in FIG. 2, the peak of β-SiC (111)
Was dominant. In high-speed electron diffraction, <111>
Alignment spots were confirmed. Therefore, the deposited film
2 is β-SiC which is strongly oriented in <111>
Thought. After that, set the substrate in the vacuum furnace and
(1 x 10 -4Torr), 1700 ° C., 30 minutes condition
The silicon carbide was sublimed and decomposed. Transmission electron through the film on the substrate
When observed with a microscope,
To obtain vertically aligned carbon nanotube film 3
I was able to.
【００２３】実施例２
基板として表面を鏡面研磨したモリブデン多結晶体を用
いた。まず、マイクロ波プラズマＣＶＤ法により炭化珪
素多結晶体を厚さ０．２μｍとなるようにモリブデン基
板の上に堆積させた。基板をエタノール、続いてアセト
ンにて超音波洗浄を行って脱脂した後、反応管の中に入
れて、水素プラズマ中、５２５℃で６０分間加熱した。
この時のマイクロ波出力は４００Ｗであった。基板温度
が安定した後、原料ガスを導入し、成膜を開始した。Ｃ
の原料ガスとしてＣＨ３Ｃｌを、Ｓｉの原料ガスとして
ＳｉＨ４を使用した。この時の原料ガス供給比［ＣＨ３
Ｃｌ］／［ＳｉＨ４］は１．２４であった。原料ガスは
水素で１０％に希釈・充填したボンベから供給され、反
応室へ入る前にキャリアガスの水素と混合した。それぞ
れのガス流量はＨ２が９９ｓｃｃｍ、ＳｉＨ４が０．４
１ｓｃｃｍ、ＣＨ３Ｃｌが０．５１ｓｃｃｍであった。
炭化珪素多結晶膜を約０．２μｍ堆積させた後、基板を
取り出した。Ｘ線回折によると、β−ＳｉＣ（１１１）
のピークが支配的であった。また、高速電子線回折では
＜１１１＞配向によるスポットが確認された。従って、
堆積した膜はβ−ＳｉＣで＜１１１＞に強く配向してい
るものと考えた。その後、基板を真空炉内にセットし、
真空中（１×１０−４Ｔｏｒｒ）、１７００℃、３０分
の条件で炭化珪素を昇華分解させた。基板上の膜を透過
型電子顕微鏡で観察したところ、基板に対して垂直に配
向したナノチューブ膜を得ることができた。Example 2 A molybdenum polycrystal whose surface was mirror-polished was used as a substrate. First, a silicon carbide polycrystal was deposited on the molybdenum substrate to a thickness of 0.2 μm by the microwave plasma CVD method. The substrate was ultrasonically cleaned with ethanol and then with acetone to degrease it, and then placed in a reaction tube and heated in a hydrogen plasma at 525 ° C. for 60 minutes.
The microwave output at this time was 400W. After the substrate temperature became stable, the raw material gas was introduced and the film formation was started. C
CH 3 Cl was used as the source gas of Si and SiH 4 was used as the source gas of Si. Source gas supply ratio [CH 3
Cl] / [SiH 4 ] was 1.24. The source gas was supplied from a cylinder diluted and filled with hydrogen to 10% and mixed with hydrogen as a carrier gas before entering the reaction chamber. The respective gas flow rates are 99 sccm for H 2 and 0.4 for SiH 4.
1 sccm, CH 3 Cl was 0.51 sccm.
After depositing a silicon carbide polycrystalline film of about 0.2 μm, the substrate was taken out. According to X-ray diffraction, β-SiC (111)
Peaks were dominant. Further, spots due to <111> orientation were confirmed by high-speed electron diffraction. Therefore,
It was considered that the deposited film was β-SiC and strongly oriented in <111>. After that, set the substrate in the vacuum furnace,
Silicon carbide was sublimed and decomposed in a vacuum (1 × 10 −4 Torr) at 1700 ° C. for 30 minutes. When the film on the substrate was observed with a transmission electron microscope, it was possible to obtain a nanotube film oriented vertically to the substrate.
【００２４】実施例３
基板として表面を鏡面研磨したタングステン多結晶体を
用いた。まず、熱ＣＶＤ法により炭化珪素多結晶体を厚
さ０．２μｍとなるようにタングステン基板の上に堆積
させた。基板をエタノール、続いてアセトンにて超音波
洗浄を行って脱脂した後、反応管の中に入れて、水素プ
ラズマ中、８００℃で６０分間加熱した。基板温度が安
定した後、原料ガスを導入し、成膜を開始した。Ｃの原
料ガスとしてＣ２Ｈ２を、Ｓｉの原料ガスとしてＳｉＨ
２Ｃｌ２を使用した。原料ガスは水素で１０％に希釈・
充填したボンベから供給され、反応室へ入る前にキャリ
アガスの水素と混合した。それぞれのガス流量はＨ２が
３４３ｓｃｃｍ、ＳｉＨ２Ｃｌ２が１４ｓｃｃｍ、C２
Ｈ２が９ｓｃｃｍであった。炭化珪素多結晶膜を約０．
２μｍ堆積させた後、基板を取り出した。Ｘ線回折によ
ると、β−ＳｉＣ（１１１）のピークが支配的であっ
た。また、高速電子線回折では＜１１１＞配向によるス
ポットが確認された。従って、堆積した膜はβ−ＳｉＣ
で＜１１１＞に強く配向しているものと考えた。その
後、基板を真空炉内にセットし、真空中（１×１０−４
Ｔｏｒｒ）、１７００℃、３０分の条件で炭化珪素を昇
華分解させた。基板上の膜を透過型電子顕微鏡で観察し
たところ、基板に対して垂直に配向したナノチューブ膜
を得ることができた。Example 3 A tungsten polycrystal having a mirror-polished surface was used as a substrate. First, a silicon carbide polycrystal was deposited on a tungsten substrate by thermal CVD to a thickness of 0.2 μm. The substrate was degreased by ultrasonic cleaning with ethanol and then with acetone, put in a reaction tube, and heated in hydrogen plasma at 800 ° C. for 60 minutes. After the substrate temperature became stable, the raw material gas was introduced and the film formation was started. C 2 H 2 as a C source gas and SiH as a Si source gas
2 Cl 2 was used. Source gas diluted with hydrogen to 10%
It was supplied from a filled bomb and was mixed with the carrier gas hydrogen before entering the reaction chamber. The respective gas flow rates were H 2 343 sccm, SiH 2 Cl 2 14 sccm, and C 2
H 2 was 9 sccm. The silicon carbide polycrystal film has a thickness of about 0.
After depositing 2 μm, the substrate was taken out. According to X-ray diffraction, the β-SiC (111) peak was dominant. Further, spots due to <111> orientation were confirmed by high-speed electron diffraction. Therefore, the deposited film is β-SiC
Therefore, it was thought that it was strongly oriented to <111>. After that, the substrate is set in a vacuum furnace, and in a vacuum (1 × 10 −4
Torr), silicon carbide was sublimed and decomposed at 1700 ° C. for 30 minutes. When the film on the substrate was observed with a transmission electron microscope, it was possible to obtain a nanotube film oriented vertically to the substrate.
【００２５】実施例４
基板として表面を鏡面研磨したグラファイト多結晶体を
用いた。まず、熱ＣＶＤ法により炭化珪素多結晶体を厚
さ０．２μｍとなるようにグラファイト基板上に堆積さ
せた。基板をエタノール、アセトンにて超音波洗浄を行
って脱脂した後、反応管の中に入れて、水素プラズマ
中、８００℃で６０分間加熱した。基板温度が安定した
後、原料ガスを導入し、成膜を開始した。Ｃの原料ガス
としてＣ２Ｈ２を、Ｓｉの原料ガスとしてＳｉＨ２Ｃｌ
２を使用した。原料ガスは水素で１０％に希釈・充填し
たボンベから供給され、反応室へ入る前にキャリアガス
の水素と混合した。それぞれのガス流量はＨ２が３４３
ｓｃｃｍ、ＳｉＨ２Ｃｌ２が１４ｓｃｃｍ、C２Ｈ２が
９ｓｃｃｍであった。炭化珪素多結晶膜を約０．２μｍ
堆積させた後、基板を取り出した。Ｘ線回折によると、
β−ＳｉＣ（１１１）のピークが支配的であった。ま
た、高速電子線回折では＜１１１＞配向によるスポット
が確認された。従って、堆積した膜はβ−ＳｉＣで＜１
１１＞に強く配向しているものと考えた。その後、基板
を真空炉内にセットし、真空中（１×１０ −４Ｔｏｒ
ｒ）、１７００℃、３０分の条件で炭化珪素を昇華分解
させた。その後、加熱炉内にセットし、大気中、６５０
℃で３０分間加熱し、基板からナノチューブ膜を分離す
ることができた。Example 4
As a substrate, a graphite polycrystal whose surface is mirror-polished
Using. First, the thickness of the silicon carbide polycrystal is increased by the thermal CVD method.
Deposited on a graphite substrate to a thickness of 0.2 μm.
Let The substrate is ultrasonically cleaned with ethanol and acetone.
After degreasing, put it in a reaction tube and put it in hydrogen plasma.
Heated at 800 ° C. for 60 minutes. Substrate temperature is stable
After that, a source gas was introduced and film formation was started. C source gas
As CTwoHTwoAs Si source gasTwoCl
TwoIt was used. Dilute and fill the source gas with hydrogen to 10%
Supplied from a gas cylinder and carrier gas before entering the reaction chamber.
Mixed with hydrogen. Each gas flow rate is HTwoIs 343
sccm, SiHTwoClTwoIs 14 sccm, CTwoHTwoBut
It was 9 sccm. Silicon carbide polycrystal film about 0.2μm
After the deposition, the substrate was taken out. According to X-ray diffraction,
The peak of β-SiC (111) was dominant. Well
In addition, in high-speed electron diffraction, the spot due to the <111> orientation
Was confirmed. Therefore, the deposited film is β-SiC <1
It was considered that the film was strongly oriented in 11>. Then the substrate
Set in a vacuum furnace and put in vacuum (1 x 10 -4Tor
r) Sublimation decomposition of silicon carbide under conditions of 1700 ° C. and 30 minutes
Let Then, set it in the heating furnace and set it to 650
Separate the nanotube film from the substrate by heating at ℃ for 30 minutes
I was able to
【００２６】実施例の効果
上記実施例で示したように、多種類の基板を利用して、
カーボンナノチューブ膜、カーボンナノチューブ膜体及
びカーボンナノチューブ膜付き基板を容易に製造するこ
とができた。このようにして製造されたカーボンナノチ
ューブ膜はカーボンナノチューブの優れた機能特性を最
大限に引き出すことが可能であると考えられる。Effects of the Embodiments As shown in the above embodiments, various types of substrates are used,
The carbon nanotube film, the carbon nanotube film body, and the substrate with the carbon nanotube film could be easily manufactured. It is considered that the carbon nanotube film manufactured as described above can maximize the excellent functional characteristics of the carbon nanotube.
【００２７】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変
更した実施例とすることができる。例えば、カーボンナ
ノチューブ膜にセラミックス、金属等からなる支持板を
接合させて利用することができる。この場合、カーボン
ナノチューブ膜、炭化珪素多結晶膜及び支持板の３層構
造とすることができる。また、カーボンナノチューブ膜
体に上記素材等からなる支持板を接合させて利用するこ
とができる。この場合、カーボンナノチューブ膜体の片
側に接合してもよいし、両側を２枚の支持板で覆ったも
のでもよい。これらの形態は、板状、フィルム状、筒状
等いずれでもよく、その表面も平滑面でも凹凸面でもよ
い。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but various modifications can be made within the scope of the present invention according to the purpose and application. For example, a support plate made of ceramics, metal or the like can be bonded to the carbon nanotube film for use. In this case, a three-layer structure of a carbon nanotube film, a silicon carbide polycrystalline film and a support plate can be used. In addition, a support plate made of the above-mentioned material or the like can be joined to the carbon nanotube film body for use. In this case, the carbon nanotube film may be bonded to one side or both sides may be covered with two support plates. These forms may be plate-like, film-like, tubular, etc., and the surface thereof may be smooth or uneven.
【００２８】[0028]
【発明の効果】本発明のカーボンナノチューブ膜及びカ
ーボンナノチューブ膜付き基板は、カーボンナノチュー
ブが炭化珪素多結晶膜に対して垂直配向されているの
で、大面積の膜としたときに有用である。また、炭化珪
素多結晶膜を完全に昇華分解することで、グラファイト
を生ずることなく、カーボンナノチューブを生成するこ
とができるので、カーボンナノチューブのみの性質と、
炭化珪素多結晶膜を形成する基板のみの性質をそのまま
生かした製品への応用が可能となる。特に、基板として
融点が高く、グラファイト等のように導電性を有する材
料を用いた場合は、製造時の変形がなく、カーボンナノ
チューブ膜と基板のみという単純な構成で製品として用
いることができる。INDUSTRIAL APPLICABILITY The carbon nanotube film and the substrate with a carbon nanotube film of the present invention are useful when the film has a large area because the carbon nanotubes are vertically aligned with respect to the silicon carbide polycrystalline film. Further, by completely subliming and decomposing the silicon carbide polycrystalline film, carbon nanotubes can be generated without generating graphite.
It is possible to apply to a product in which the property of only the substrate on which the silicon carbide polycrystalline film is formed is utilized as it is. In particular, when a material having a high melting point and conductivity such as graphite is used as the substrate, there is no deformation at the time of manufacture, and the product can be used as a product with a simple configuration including only the carbon nanotube film and the substrate.
【００２９】本発明のカーボンナノチューブ膜の製造方
法及びカーボンナノチューブ膜付き基板の製造方法によ
れば、基板に対して垂直配向したカーボンナノチューブ
膜を大面積で且つ容易に作製することができる。特に、
原料である炭化珪素は多結晶膜であるためにエピタキシ
ャル成長させる必要がないので、堆積時及び昇華分解時
の炭化珪素と反応性が低い基板であればアモルファス材
料、セラミックス材料、金属材料等多くのものが使用可
能であり、高価な単結晶ウェハーを使用する必要はな
い。従って、従来技術と比較して大幅な製造コストの削
減が可能である。また、炭化珪素多結晶膜の面積が大き
くてもカーボンナノチューブの配向性が乱れることのな
いカーボンナノチューブ膜を得ることが可能である。According to the method for producing a carbon nanotube film and the method for producing a substrate with a carbon nanotube film of the present invention, a carbon nanotube film vertically aligned with respect to the substrate can be easily produced in a large area. In particular,
Since silicon carbide, which is a raw material, is a polycrystalline film, it does not need to be epitaxially grown. Therefore, if the substrate has low reactivity with silicon carbide during deposition and sublimation decomposition, many materials such as amorphous materials, ceramic materials, and metal materials can be used. Can be used, and there is no need to use an expensive single crystal wafer. Therefore, it is possible to significantly reduce the manufacturing cost as compared with the conventional technique. Further, it is possible to obtain a carbon nanotube film in which the orientation of carbon nanotubes is not disturbed even if the area of the silicon carbide polycrystalline film is large.
【００３０】本発明のカーボンナノチューブ膜体の製造
方法によれば、基板に対して垂直配向したカーボンナノ
チューブ膜を損傷等受けずに基板から分離することがで
きる。According to the method for producing a carbon nanotube film body of the present invention, the carbon nanotube film vertically aligned with respect to the substrate can be separated from the substrate without being damaged.
【図１】実施例１のカーボンナノチューブ膜の製造方法
を示す模式的説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a method for producing a carbon nanotube film of Example 1.
【図２】実施例１において測定されたX線回折パターン
であり、（ａ）はカーボンナノチューブ形成前の炭化珪
素多結晶膜付き基板を、（ｂ）は炭化珪素多結晶膜形成
前のグラファイト基板を示す。2A and 2B are X-ray diffraction patterns measured in Example 1, where FIG. 2A is a substrate with a silicon carbide polycrystalline film before formation of carbon nanotubes, and FIG. 2B is a graphite substrate before formation of a silicon carbide polycrystalline film. Indicates.
【図３】実施例１のカーボンナノチューブ膜の断面の透
過電子顕微鏡写真である。FIG. 3 is a transmission electron micrograph of a cross section of the carbon nanotube film of Example 1.
１；グラファイト基板、２；炭化珪素多結晶膜、３；カ
ーボンナノチューブ膜。1; graphite substrate, 2; silicon carbide polycrystalline film, 3; carbon nanotube film.
Claims (17)
成させ、その後、該炭化珪素多結晶膜が形成された基板
を、微量酸素を含有する雰囲気において該炭化珪素多結
晶膜を炭化珪素が分解して該炭化珪素多結晶膜の表面か
ら珪素原子が失われる温度に加熱することにより、炭化
珪素から珪素原子を完全に除去して得られる多数のカー
ボンナノチューブからなることを特徴とするカーボンナ
ノチューブ膜。1. A polycrystalline film made of silicon carbide is formed on a substrate, and then the substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed is formed into a silicon carbide polycrystalline silicon film in an atmosphere containing a trace amount of oxygen. Of carbon nanotubes obtained by completely removing silicon atoms from silicon carbide by heating to a temperature at which silicon atoms are decomposed and silicon atoms are lost from the surface of the silicon carbide polycrystalline film. Nanotube film.
請求項１に記載のカーボンナノチューブ膜。2. The carbon nanotube film according to claim 1, wherein the melting point of the substrate is 1300 ° C. or higher.
２に記載のカーボンナノチューブ膜。3. The carbon nanotube film according to claim 1, wherein the substrate has conductivity.
乃至３のいずれかに記載のカーボンナノチューブ膜。4. The substrate of claim 1, wherein the substrate is graphite.
4. The carbon nanotube film according to any one of 3 to 3.
上記カーボンナノチューブが（０００１）面に対して垂
直に配向している請求項１乃至４のいずれかに記載のカ
ーボンナノチューブ膜。5. When the silicon carbide is α-SiC,
The carbon nanotube film according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbon nanotubes are oriented perpendicular to the (0001) plane.
上記カーボンナノチューブが（１１１）面に対して垂直
に配向している請求項１乃至４のいずれかに記載のカー
ボンナノチューブ膜。6. When the silicon carbide is β-SiC,
The carbon nanotube film according to any one of claims 1 to 4, wherein the carbon nanotubes are oriented perpendicular to the (111) plane.
成させ、その後、該炭化珪素多結晶膜が形成された基板
を、微量酸素を含有する雰囲気において該炭化珪素多結
晶膜を炭化珪素が分解して該炭化珪素多結晶膜の表面か
ら珪素原子が失われる温度に加熱することにより、炭化
珪素から珪素原子を完全に除去して得られる多数のカー
ボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ膜を形
成することを特徴とするカーボンナノチューブ膜の製造
方法。7. A polycrystalline film made of silicon carbide is formed on a substrate, and then the substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed is formed into a silicon carbide polycrystalline silicon film in an atmosphere containing a trace amount of oxygen. Is decomposed and heated to a temperature at which silicon atoms are lost from the surface of the silicon carbide polycrystalline film, thereby forming a carbon nanotube film composed of a large number of carbon nanotubes obtained by completely removing silicon atoms from silicon carbide. A method for producing a carbon nanotube film, comprising:
結晶膜を形成させ、その後、該炭化珪素多結晶膜が形成
された基板を、微量酸素を含有する雰囲気において該炭
化珪素多結晶膜を炭化珪素が分解して該炭化珪素多結晶
膜の表面から珪素原子が失われる温度に加熱することに
より、炭化珪素から珪素原子を完全に除去して得られる
多数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチュ
ーブ膜と、を備えることを特徴とするカーボンナノチュ
ーブ膜付き基板。8. A substrate and a polycrystalline film made of silicon carbide formed on the substrate, and thereafter, the substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed is subjected to the polycrystalline silicon carbide in an atmosphere containing a trace amount of oxygen. Carbon nanotubes composed of many carbon nanotubes obtained by completely removing silicon atoms from silicon carbide by heating the film to a temperature at which silicon carbide is decomposed and silicon atoms are lost from the surface of the silicon carbide polycrystalline film A substrate with a carbon nanotube film, comprising: a film.
成させ、その後、該炭化珪素多結晶膜が形成された基板
を、微量酸素を含有する雰囲気において該炭化珪素多結
晶膜を炭化珪素が分解して該炭化珪素多結晶膜の表面か
ら珪素原子が失われる温度に加熱することにより、炭化
珪素から珪素原子を完全に除去して得られる多数のカー
ボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ膜を形
成することを特徴とするカーボンナノチューブ膜付き基
板の製造方法。9. A polycrystalline film made of silicon carbide is formed on a substrate, and then the substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed is formed into a silicon carbide polycrystalline film in an atmosphere containing a trace amount of oxygen. Is decomposed and heated to a temperature at which silicon atoms are lost from the surface of the silicon carbide polycrystalline film, thereby forming a carbon nanotube film composed of a large number of carbon nanotubes obtained by completely removing silicon atoms from silicon carbide. A method of manufacturing a substrate with a carbon nanotube film, comprising:
形成させ、その後、該炭化珪素多結晶膜が形成された基
板を、微量酸素を含有する雰囲気において該炭化珪素多
結晶膜を炭化珪素が分解して該炭化珪素多結晶膜の表面
から珪素原子が失われる温度に加熱することにより、炭
化珪素から珪素原子を完全に除去して得られる多数のカ
ーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ膜を
形成し、次いで、熱処理することにより該基板から分離
されたことを特徴とするカーボンナノチューブ膜体。10. A polycrystalline film made of silicon carbide is formed on a substrate, and then the substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed is formed into a silicon carbide polycrystalline film in an atmosphere containing a trace amount of oxygen. By heating to a temperature at which silicon atoms are decomposed and silicon atoms are lost from the surface of the silicon carbide polycrystalline film to form a carbon nanotube film composed of a large number of carbon nanotubes obtained by completely removing silicon atoms from silicon carbide. Then, the carbon nanotube film body is separated from the substrate by heat treatment.
る請求項１０に記載のカーボンナノチューブ膜体。11. The carbon nanotube film body according to claim 10, wherein the melting point of the substrate is 1300 ° C. or higher.
又は１１に記載のカーボンナノチューブ膜体。12. The substrate according to claim 10, which is electrically conductive.
Alternatively, the carbon nanotube film body according to item 11.
１０乃至１２のいずれかに記載のカーボンナノチューブ
膜体。13. The carbon nanotube film body according to claim 10, wherein the substrate is graphite.
合、上記カーボンナノチューブが（０００１）面に対し
て垂直に配向している請求項１０乃至１３のいずれかに
記載のカーボンナノチューブ膜体。14. The carbon nanotube film body according to claim 10, wherein when the silicon carbide is α-SiC, the carbon nanotubes are oriented perpendicular to a (0001) plane.
合、上記カーボンナノチューブが（１１１）面に対して
垂直に配向している請求項１０乃至１３のいずれかに記
載のカーボンナノチューブ膜体。15. The carbon nanotube film body according to claim 10, wherein when the silicon carbide is β-SiC, the carbon nanotubes are oriented perpendicular to the (111) plane.
０℃である請求項１０〜１５のいずれかに記載のカーボ
ンナノチューブ膜体。16. The heating temperature of the heat treatment is 300 to 70.
It is 0 degreeC, The carbon nanotube film body in any one of Claims 10-15.
形成させ、その後、該炭化珪素多結晶膜が形成された基
板を、微量酸素を含有する雰囲気において該炭化珪素多
結晶膜を炭化珪素が分解して該炭化珪素多結晶膜の表面
から珪素原子が失われる温度に加熱することにより、炭
化珪素から珪素原子を完全に除去して得られる多数のカ
ーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ膜を
形成し、次いで、熱処理することにより該基板から該カ
ーボンナノチューブ膜を分離することを特徴とするカー
ボンナノチューブ膜体の製造方法。17. A polycrystalline film made of silicon carbide is formed on a substrate, and then the substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed is formed into a silicon carbide polycrystalline film in an atmosphere containing a trace amount of oxygen. By heating to a temperature at which silicon atoms are decomposed and silicon atoms are lost from the surface of the silicon carbide polycrystalline film to form a carbon nanotube film composed of a large number of carbon nanotubes obtained by completely removing silicon atoms from silicon carbide. Then, the carbon nanotube film is separated from the substrate by heat treatment.
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|---|---|---|---|
| JP2001260036A JP4907017B2 (en) | 2001-08-29 | 2001-08-29 | Method for producing carbon nanotube film body |
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