JP2005186175A - Carbon nanotube structure - Google Patents

Carbon nanotube structure Download PDF

Info

Publication number
JP2005186175A
JP2005186175A JP2003427791A JP2003427791A JP2005186175A JP 2005186175 A JP2005186175 A JP 2005186175A JP 2003427791 A JP2003427791 A JP 2003427791A JP 2003427791 A JP2003427791 A JP 2003427791A JP 2005186175 A JP2005186175 A JP 2005186175A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cnt
electron
tini
electrode
conduction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003427791A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4210756B2 (en
Inventor
Tetsuo Shimizu
哲夫 清水
Hiroshi Tokumoto
洋志 徳本
Hidekazu Abe
秀和 阿部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority to JP2003427791A priority Critical patent/JP4210756B2/en
Publication of JP2005186175A publication Critical patent/JP2005186175A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4210756B2 publication Critical patent/JP4210756B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem, wherein in order to utilize CNT in electric wiring, an electronic device and an electron emission source, it is necessary to improve bonding between an electrode or a substrate and the CNT and become ballistic conduction which is an ideal low-resistance state, but it is unkown heretofore what material is used for ballistic conduction. <P>SOLUTION: TiNi is used for bonding between the electrode or the substrate and the CNT, whereby ballistic conduction which is an ideal low-resistance state can be achieved. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本願発明は、カーボンナノチューブ(以下「CNT」という。)の低抵抗電極に関するものである。   The present invention relates to a low resistance electrode of a carbon nanotube (hereinafter referred to as “CNT”).

電気配線の重要な要素は、電気伝導度であり、その電気伝導度は、ドゥルーデの式によるとσ=ne2τ/m*(nは電子密度、mは電子の有効質量、τは散乱によって電子の運動量が乱される平均時間)、又は、σ=neμ(μ=eτ/m*は移動度)で表現される。電気伝導度を向上させるためには、電子の散乱を減少させることが一つの方法であり、そのために使用する材料の結晶性を向上させ、τを大きくする技術、および電子や正孔の有効質量の小さい材料の選択及びそれを実現する新しい材料の開発が進められている。 An important element of electrical wiring is electrical conductivity. According to the Drude equation, σ = ne 2 τ / m * (n is the electron density, m * is the effective mass of the electron, and τ is the scattering. Is represented by σ = neμ (μ = eτ / m * is mobility). In order to improve electrical conductivity, one method is to reduce the scattering of electrons. For this purpose, a technique for improving the crystallinity of the material used, increasing τ, and the effective mass of electrons and holes. The selection of small materials and the development of new materials that achieve this are underway.

一つの例として、散乱をほとんど受けない伝導であるバリスティック伝導特性を有するCNTを素子間の配線に用いたものが知られている(下記特許文献1参照)。その場合、CNTの電極としては、導電性の金属あるいはカーボンが用いられているが、配線自体は、バリスティック伝導特性を有していても、それと接続する電極が上記のものでは、全体として低抵抗になっていない。 As one example, there is known one using CNTs having ballistic conduction characteristics that are hardly subjected to scattering for wiring between elements (see Patent Document 1 below). In that case, conductive metal or carbon is used as the CNT electrode. However, even if the wiring itself has ballistic conduction characteristics, the electrode connected to it is low as a whole. There is no resistance.

また、携帯電話や衛星放送は、ギガヘルツ域の高周波が用いられているため、それらの心臓部分は、高速で動作するトランジスターが使われている。その代表的なものにGaAsをベースにしたHEMTという素子がある。構造は、GaAsと(Ga,Al)Asのヘテロ界面からなる。その界面に形成された2次元自由電子気体を利用した電界効果トランジスタ(FET)がHEMTである。GaAs/(Ga,Al)As−HEMTが高速動作するのは、電子の移動度が高いことにある。GaAsの電子の有効質量は、m*=0.0067m(mは電子の質量)と極めて軽く高移動度の要因となっている。また試料の作成技術の進歩により低温で高移動度を達成できるようになった。HEMTで利用しているヘテロ界面による2次元電子気体に代わりバリスティック伝導体を利用すると電子の高速移動が可能になり一層の高速素子の実現につながるものである。 In addition, since mobile phones and satellite broadcasting use high frequencies in the gigahertz range, transistors that operate at high speed are used at the heart of these cellular phones and satellite broadcasts. A typical example is an element called HEMT based on GaAs. The structure consists of a heterointerface of GaAs and (Ga, Al) As. A field effect transistor (FET) using a two-dimensional free electron gas formed at the interface is a HEMT. GaAs / (Ga, Al) As-HEMT operates at high speed because of its high electron mobility. Effective mass of GaAs of electrons, m * = 0.0067m 0 (m 0 is the electron mass) is a factor of very lightly high mobility. In addition, high mobility can be achieved at low temperatures due to advances in sample preparation technology. If a ballistic conductor is used instead of the two-dimensional electron gas at the hetero interface used in HEMT, electrons can move at high speed, leading to the realization of a further high-speed device.

また、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡は、電子を試料に当てて物質の構造を観察する顕微鏡である。また電子線回折装置は、試料に電子線を当ててその回折パターンを解析し結晶構造について情報を得る装置である。従ってこれらの顕微鏡及び回折装置には、電子銃(電子放出源)が内蔵されている。   A scanning electron microscope or a transmission electron microscope is a microscope that observes the structure of a substance by applying electrons to a sample. The electron beam diffractometer is an apparatus that obtains information on the crystal structure by applying an electron beam to a sample and analyzing the diffraction pattern. Therefore, an electron gun (electron emission source) is built in these microscopes and diffraction devices.

電子銃には、熱電子放出型と電界放出型の二つのタイプがある。熱電子放出型としては、LaBを陰極とするが、該陰極は、LaB6単結晶より針状に切り出し、その先端の曲率半径が10μmになるまで研磨する。これを通電加熱し熱電子を発生させ陽極に向かう電子線として利用する。電子放出中の真空度は、10−5Paより真空でなければならない。その際、材料に求められる条件は、材料の融点が高い、高温で化学的に安定である、微細加工しやすい、物質の仕事関数が小さい等の条件である。LaB6は、仕事関数が小さいことで注目され走査型電子顕微鏡には、1970年代から利用され透過型電子顕微鏡には、1980年代から装着されるようになった。 There are two types of electron guns: thermionic emission type and field emission type. As a thermionic emission type, LaB 6 is used as a cathode, and the cathode is cut out in a needle shape from a LaB 6 single crystal and polished until the radius of curvature of its tip becomes 10 μm. This is energized and heated to generate thermoelectrons and use them as an electron beam toward the anode. The degree of vacuum during electron emission must be vacuum from 10 −5 Pa. At that time, conditions required for the material are conditions such as a high melting point of the material, chemical stability at a high temperature, easy microfabrication, and a small work function of the substance. LaB 6 has been attracting attention because of its small work function, and has been used in scanning electron microscopes since the 1970s, and has been attached to transmission electron microscopes since the 1980s.

電界放出型は、純粋な電界放出と、熱電界放出型がある。非常に強い電界下では、電子は、物質表面におけるショットキー障壁を通過して真空中にしみだし(トンネル効果)、陰極と陽極間に印加された電圧により、電子線を発生させる。陰極材料の多くは、タングステン単結晶であり、通常、<310>方位が先端方向に向けられる。電界放出は、超高真空(10−8Pa)下において安定して使用可能である。しかし、超高真空下においても電圧印加初期においては、電子流は、安定しない。 The field emission type includes a pure field emission type and a thermal field emission type. Under a very strong electric field, electrons pass through the Schottky barrier on the surface of the material and penetrate into the vacuum (tunnel effect), and an electron beam is generated by a voltage applied between the cathode and the anode. Many of the cathode materials are tungsten single crystals, and the <310> orientation is usually oriented in the tip direction. Field emission can be used stably under ultra-high vacuum (10 −8 Pa). However, even under an ultra-high vacuum, the electron current is not stable at the initial stage of voltage application.

熱電界放出型においては、電界下で陰極が加熱されると、電子は、ポテンシャルの障壁を越えやすくなる。したがって、温度が高ければ、たとえ電界が弱くても、又は、温度がそれほど高くなくても電界が強ければ電子放出を行うことができる。熱電界放出は、通常後者の場合を指す。純粋な電界放出の場合に比べると電子の運動エネルギーのばらつきは、大きいが、陰極表面の吸着ガスの脱離やイオン衝撃による表面のあれの復元が早急に起こるので、少々低い真空度(10−6Pa)下においても放出電子量を多くとることができる。この場合には、タングステンは、<310>方位ばかりでなく<100>方位も用いられる。針に2000Kで数キロボルトの正電位をかけると電子移動が起こり、(310)面又は(100)面が再構築(Build-up)し、この面は、長時間安定になる。タングステン(100)表面にZrOで表面処理すると仕事関数が著しく減少するため、走査型電子顕微鏡に広く利用されている。 In the thermal field emission type, when the cathode is heated under an electric field, electrons tend to cross the potential barrier. Therefore, if the electric field is weak if the temperature is high, or if the electric field is strong even if the temperature is not so high, electron emission can be performed. Thermal field emission usually refers to the latter case. Compared to the case of pure field emission, the variation in kinetic energy of electrons is large, but the desorption of the adsorbed gas on the cathode surface and the restoration of that surface due to ion bombardment occur quickly, so the degree of vacuum (10 Even under 6 Pa), a large amount of emitted electrons can be obtained. In this case, tungsten uses not only the <310> orientation but also the <100> orientation. When a positive potential of several kilovolts is applied to the needle at 2000 K, electron transfer occurs and the (310) or (100) plane is built-up, and this plane becomes stable for a long time. Since the work function is remarkably reduced when the surface of tungsten (100) is treated with ZrO, it is widely used in scanning electron microscopes.

これに対して、CNTを探針として用いた走査型トンネル顕微鏡が知られている(下記特許文献2参照)。しかし、ここにおいてもCNTの電極材料としては、磁性材料であるFe,Co,Ni,Cr,Mn,若しくはこれらの少なくとも一つを含む合金、又は化合物が用いられているが、磁性材料に限定される点、また、伝導特性の観点からも十分ではなかった。
特開2003−77923号公報 特開2002−202238号公報
On the other hand, a scanning tunneling microscope using CNTs as a probe is known (see Patent Document 2 below). However, here, as the electrode material of CNT, magnetic material Fe, Co, Ni, Cr, Mn, or an alloy or compound containing at least one of these is used, but it is limited to the magnetic material. In addition, it was not sufficient from the viewpoint of conduction characteristics.
JP 2003-77923 A JP 2002-202238 A

電気配線の材料には、電線材料自身の発熱による電力損失の低減、結晶性の向上による散乱の抑制を目指して、アルミニウム又は銅配線が用いられている。しかしながら、室温で電子の散乱を十分に抑制できず拡散的伝導現象を利用した配線に留まっている。これを克服するには、試料の端から端まで散乱されずに電子が運動する必要がある。そのような伝導現象は、バリスティック伝導と呼ばれる。(それと対比する意味で電子が頻繁に散乱されながら試料中を運動する状況を拡散的伝導と呼ぶ。)これまでは、バリスティック伝導は、微細加工技術を駆使し、結晶性を良くし、さらに試料を低温にすることで初めて実現されていた。そのバリステリック伝導を室温以上で示す可能性のある材料がCNTである。しかしながら、このCNTの素晴らしい特性を生かす電極材料が未知であった。   As the material for the electrical wiring, aluminum or copper wiring is used for the purpose of reducing the power loss due to the heat generation of the wire material itself and suppressing the scattering by improving the crystallinity. However, the scattering of electrons cannot be sufficiently suppressed at room temperature, and the wiring remains using a diffusion conduction phenomenon. In order to overcome this, electrons need to move without being scattered from end to end of the sample. Such a conduction phenomenon is called ballistic conduction. (In contrast, the situation in which electrons move frequently in a sample while being scattered frequently is called diffusive conduction.) Until now, ballistic conduction has made use of microfabrication technology to improve crystallinity, This was realized for the first time by lowering the temperature of the sample. CNT is a material that can exhibit the varistic conduction at room temperature or higher. However, an electrode material that takes advantage of the excellent properties of this CNT has not been known.

また、高移動度を実現するには、これまでは、試料及び電子デバイス自身を低温にする必要があった。また、HEMT等の電子デバイスは、界面に2次元電子気体を実現し高速デバイスの実現を果たしたが、さらに低次元電子デバイスとして1次元電子気体を用いた電子デバイスや超高速なデバイスの開発がさまざまな情報通信機器の発展に伴い要求されている。その高速デバイス実現にバリスィック伝導を用いたデバイスがひとつの候補であり、その材料がCNTである。しかしながら、ここでも、CNTの素晴らしい特性を生かす電極材料が未知であった。   In order to achieve high mobility, it has been necessary to lower the temperature of the sample and the electronic device itself. In addition, electronic devices such as HEMT have achieved high-speed devices by generating a two-dimensional electron gas at the interface. However, development of electronic devices using one-dimensional electron gas and ultra-high-speed devices as low-dimensional electronic devices has been achieved. It is required with the development of various information communication equipment. A device using ballistic conduction is one candidate for realizing the high-speed device, and the material is CNT. However, here too, the electrode material that takes advantage of the excellent properties of CNTs was unknown.

さらに、安定に動作する電子放出源には、針形状の作製、高温、高電圧、超高真空が要求される。これらの制約に束縛されることなく、さらに微小領域からの電子線発生、高輝度化、低真空動作することで、今まで走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡で不可能な試料(生体物質等を生きた状態で観察)を観察する、単純なレンズシステムによる顕微鏡構成および電子顕微鏡の超小型化の可能性が広がる。これを実現する電子源材料のひとつにCNTがあるが、その特性を生かすCNTに接合する材料が未知であった。   Furthermore, a stable electron emission source is required to have a needle shape, high temperature, high voltage, and ultra-high vacuum. Without being constrained by these restrictions, the generation of electron beams from minute areas, high brightness, and low vacuum operation have made it impossible to use a sample (biological material, etc.) that has been impossible with a scanning electron microscope or transmission electron microscope. The microscope configuration with a simple lens system and the possibility of ultra miniaturization of the electron microscope are widened. There is CNT as one of electron source materials for realizing this, but the material to be bonded to CNT that makes use of the characteristics has not been known.

以上のように、電気配線、電子デバイス、電子放出源においてCNTを利用するためには、電極や基板とCNTとの接合を改善し、理想的低抵抗状態であるバリスティック伝導になるようにしなければならないが、今までのところ、どのような接合材料にすれば、バリスティック伝導になるのかわかっていない状態である。   As described above, in order to use CNTs in electrical wiring, electronic devices, and electron emission sources, it is necessary to improve the bonding between electrodes and substrates and CNTs so as to achieve ideal low resistance state ballistic conduction. However, until now, it has not been understood what kind of bonding material is used for ballistic conduction.

本願発明においては、電極や基板とCNTとの接合にTiNiを用いる。これにより、理想的低抵抗状態であるバリスティック伝導が達成されることを確認した。電極作製の場合においては、TiNiナノ粒子を接合部分に塗布し、そこにCNTを操作し配置する。その後、電極部分を加熱しTiNiを融解させ、CNTと既存の電極をTiNiで電気的機械的に良好な状態で固定する。その良否判断は、CNTの両端にある電極(TiNi)に電圧を印加しそのコンダクタンスが2e2/hの整数倍になっているかで判断する。 In the present invention, TiNi is used for bonding the electrode or substrate to the CNT. This confirmed that ballistic conduction, which is an ideal low resistance state, was achieved. In the case of electrode preparation, TiNi nanoparticles are applied to the joining portion, and CNTs are manipulated and arranged there. Thereafter, the electrode portion is heated to melt TiNi, and the CNT and the existing electrode are fixed with TiNi in an electromechanically good state. The quality is judged by applying a voltage to the electrodes (TiNi) at both ends of the CNT and determining whether the conductance is an integral multiple of 2e 2 / h.

ナノ粒子のTiNiを使用することで、バルクの融点よりも低い温度で粒子を融解することができる。それにより、デバイス作製時の他のプロセスとの整合性が増加し、熱過程による表面変質が防止できる。従ってナノ粒子を使用し融点温度を低下させることは、重要な要素の一つである。   By using nano-particle TiNi, the particles can be melted at a temperature lower than the bulk melting point. As a result, consistency with other processes during device fabrication increases, and surface alteration due to thermal processes can be prevented. Therefore, using nanoparticles and lowering the melting temperature is one of the important factors.

今までは、電極金属としては、TiNiのみを挙げてきたが、TiNiは、形状記憶合金として特に注目されている金属である。そこで、本件の電極としてもTiNi以外の形状記憶合金である、AuCd合金あるいはCuAlNi合金等も本願発明に係る合金であるTiNiに近い性質を示す可能性がある。   Up to now, only TiNi has been mentioned as the electrode metal, but TiNi is a metal that has attracted particular attention as a shape memory alloy. Therefore, there is a possibility that an AuCd alloy or a CuAlNi alloy, which is a shape memory alloy other than TiNi, also shows properties close to TiNi that is an alloy according to the present invention as the electrode of the present case.

また、本願発明においては、ナノ粒子を用いて融点の降下を行っており、通常の蒸着とは異なる接点形成を行っている。したがって、TiNiにとどまらず、蒸着法では良好な電気的接合を行えない材料であっても、例えば、金のナノ粒子、アルミのナノ粒子、銅のナノ粒子等でも本願発明に係る合金であるTiNiに近い性質を示す可能性がある。   In the present invention, the melting point is lowered using nanoparticles, and contact formation different from normal vapor deposition is performed. Therefore, not only TiNi but also a material that cannot be satisfactorily electrically bonded by the vapor deposition method, for example, gold nanoparticles, aluminum nanoparticles, copper nanoparticles, etc., are TiNi that is an alloy according to the present invention. There is a possibility of exhibiting properties close to.

本願発明により、理想的なバリスティック伝導を実現することができ、電気配線においては、拡散的な伝導による電力損失を軽減でき、電子デバイスの低消費電力化につながる。また、CNT自身のバリスティック伝導を利用した超高速デバイスを実現することが可能になり、大量な情報を低消費電力で転送することが可能になる。さらに、電子放出源としては、低真空、低電圧、及び微少領域からの電子放出が可能になり、電子顕微鏡及び電子線回折装置の構造の簡略化、高性能化(微少領域からの電子源を用いることで分解能が向上する)、超小型化が実現できる。   According to the present invention, ideal ballistic conduction can be realized. In electrical wiring, power loss due to diffusive conduction can be reduced, leading to lower power consumption of an electronic device. In addition, it becomes possible to realize an ultrahigh-speed device using the ballistic conduction of the CNT itself, and a large amount of information can be transferred with low power consumption. Furthermore, as an electron emission source, it becomes possible to emit electrons from a low vacuum, a low voltage, and a very small region, and the structure of the electron microscope and the electron beam diffractometer can be simplified and the performance can be improved. By using this, the resolution is improved), and miniaturization can be realized.

以下に、発明を実施するための最良の形態を示す。   The best mode for carrying out the invention will be described below.

CNTと既存の電極と接合させるのに適した接合材料を選択するには、ナノメートルスケールの直径を持つ一本のCNTを接合材料の適切な位置に配置固定し、その後電気伝導度の測定を実施し、材料の適正比較をしなければならない。そこでナノメートルスケールで試料の操作を行うためには、ナノメートルスケールでの構造観察が可能な走査型電子顕微鏡や走査型透過型電子顕微鏡を使用し、CNTを操作しつつ架橋構造を作製し、その電気伝導計測を行った。   To select a bonding material suitable for bonding CNT to an existing electrode, a single CNT with a nanometer-scale diameter is placed and fixed at an appropriate position in the bonding material, and then electrical conductivity measurement is performed. Must be implemented and appropriate comparison of materials. Therefore, in order to operate the sample at the nanometer scale, a cross-linked structure is produced while operating the CNT using a scanning electron microscope or a scanning transmission electron microscope capable of observing the structure at the nanometer scale. The electrical conductivity was measured.

これまでの接続方法は、電線ビームを用いた真空中の残留炭素による固定、低融点金属による固定接続を行ってきた。しかし、その抵抗値は、数百キロオームを示し、理想的接続とはいえなかった。本願発明においては、接続できる金属材料の可能性を広げるために、接続部分の温度を1000℃近くまで加熱できる走査型透過電子顕微鏡用ホルダーを作製し、CNTの両端を接続した。   Conventional connection methods have been fixed with residual carbon in a vacuum using a wire beam and fixed connection with a low melting point metal. However, the resistance value was several hundred kilohms, which was not an ideal connection. In the present invention, in order to expand the possibilities of metal materials that can be connected, a holder for a scanning transmission electron microscope capable of heating the temperature of the connection portion to near 1000 ° C. was prepared, and both ends of the CNT were connected.

図1を参照して、上記ホルダーについて説明する。電極兼ヒーターとしてタングステンを用いた。該ヒーターは、2本対向しており、1本のヒーターには、接続金属(TiNi)を塗布、もう一本のヒーターには、接続金属(TiNi)とCNTをそれぞれ異なる位置に2箇所塗布する。   The holder will be described with reference to FIG. Tungsten was used as an electrode and heater. The two heaters are opposed to each other, and one heater is coated with a connecting metal (TiNi), and the other heater is coated with two connecting metals (TiNi) and CNT at different positions. .

このTiNiは、ナノ粒子(平均直径100nm)を用いて、バルクよりは、融点の降下現象を考慮に入れて使用した。融点が高いとデバイス作製との整合性が悪化する。TiNiのナノ粒子を500℃まで加熱し、その状態の中へCNTの一端を操作して接触させ接合を作製する。すなわち、タングステン−TiNi−CNTの構造をまず作製する。   This TiNi was used with nanoparticles (average diameter 100 nm) taking into consideration the phenomenon of melting point lower than the bulk. If the melting point is high, the compatibility with device fabrication deteriorates. TiNi nanoparticles are heated to 500 ° C., and one end of the CNT is manipulated and brought into contact with the TiNi nanoparticles to form a bond. That is, a tungsten-TiNi-CNT structure is first prepared.

次にCNTの自由端をもう一方のTiNiが塗布されたタングステン(500℃に加熱)に接触させ、タングステン−TiNi−CNT―TiNi−タングステンからなる架橋構造を作製した(図2参照)。両端の接続材料が同一でありデバイス化が可能である。   Next, the free end of CNT was brought into contact with the other tungsten coated with TiNi (heated to 500 ° C.) to produce a crosslinked structure of tungsten-TiNi-CNT-TiNi-tungsten (see FIG. 2). The connecting material at both ends is the same, and a device can be formed.

その後、架橋構造の両端に電圧を印加しその間に流れる電流を測定した(図3参照)。架橋直後は、高抵抗状態にあったが、CNT間に2Vの電圧を印加すると高抵抗状態から低抵抗状態への遷移が観察された。その後に電圧を再印加すると低抵抗状態を維持して再現性よく動作した。この低抵抗状態の抵抗値を見積もったところ13KΩであった。この値は、量子化コンダクタンス2e2/h=1/13kΩに対応する。この値が観測されたということは、CNT自身が理想的なバリスティック伝導になっていることを示している。従って今回用いた接合法により、理論的に考えられる最良の電気的接触が作成されたといえる。従って、この接合法を配線、電子デバイス、電子放出源に適応すれば、理論的に最良の電気配線、電子デバイス、電子源になりうる。 Thereafter, a voltage was applied to both ends of the crosslinked structure, and the current flowing between them was measured (see FIG. 3). Immediately after cross-linking, it was in a high resistance state, but when a voltage of 2 V was applied between the CNTs, a transition from a high resistance state to a low resistance state was observed. When voltage was reapplied thereafter, the low resistance state was maintained and operation was performed with good reproducibility. The resistance value in this low resistance state was estimated to be 13 KΩ. This value corresponds to a quantized conductance 2e 2 / h = 1/13 kΩ. The observation of this value indicates that the CNT itself has ideal ballistic conduction. Therefore, it can be said that the best electrical contact that can be theoretically considered was created by the joining method used this time. Therefore, if this bonding method is applied to wirings, electronic devices, and electron emission sources, the theoretically best electrical wirings, electronic devices, and electron sources can be obtained.

電子の一次元伝導を利用した電子デバイス、バリスティック伝導を利用した高速電子デバイス、電力損失の少ない微小配線、微小領域からの電子放出源(走査型電子顕微鏡用電子源、透過型電子顕微鏡用電子源、CNT電界放射型ディスプレイ)、低電圧印加での電子源、低真空で利用可能な電子源等に利用可能である。   Electron devices using one-dimensional conduction of electrons, high-speed electronic devices using ballistic conduction, minute wiring with low power loss, electron emission source from minute regions (electron source for scanning electron microscope, electron for transmission electron microscope) Source, a CNT field emission display), an electron source applied with a low voltage, an electron source usable in a low vacuum, and the like.

走査型透過電子顕微鏡用ホルダーの概略図Schematic of scanning transmission electron microscope holder 電流電圧(抵抗)特性図Current-voltage (resistance) characteristics CNTが架橋した状態を示すSTEM顕微鏡写真STEM micrograph showing CNT cross-linked

Claims (4)

カーボンナノチューブ及び電極から成る構造体において、該電極は、形状記憶合金であることを特徴とする構造体。   A structure comprising a carbon nanotube and an electrode, wherein the electrode is a shape memory alloy. 上記形状記憶合金は、ニッケル・チタン合金であることを特徴とする請求項1記載の構造体。   2. The structure according to claim 1, wherein the shape memory alloy is a nickel-titanium alloy. カーボンナノチューブ構造体の製造方法において、電極材料であるナノ粒子を加熱し、その加熱された電極材料の中へカーボンナノチューブの一端を操作して接触させ接合させることを特徴とするカーボンナノチューブ構造体の製造方法。   In a method of manufacturing a carbon nanotube structure, a nanoparticle as an electrode material is heated, and one end of the carbon nanotube is manipulated to contact and join into the heated electrode material. Production method. 上記ナノ粒子は、ニッケル・チタン合金であることを特徴とする請求項3に記載のカーボンナノチューブ構造体の製造方法。

The method for producing a carbon nanotube structure according to claim 3, wherein the nanoparticles are a nickel-titanium alloy.

JP2003427791A 2003-12-24 2003-12-24 Carbon nanotube structure Expired - Lifetime JP4210756B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003427791A JP4210756B2 (en) 2003-12-24 2003-12-24 Carbon nanotube structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003427791A JP4210756B2 (en) 2003-12-24 2003-12-24 Carbon nanotube structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005186175A true JP2005186175A (en) 2005-07-14
JP4210756B2 JP4210756B2 (en) 2009-01-21

Family

ID=34786966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003427791A Expired - Lifetime JP4210756B2 (en) 2003-12-24 2003-12-24 Carbon nanotube structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4210756B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006051574A (en) * 2004-08-12 2006-02-23 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Installing method for nanometer-size material
WO2011142054A1 (en) * 2010-05-10 2011-11-17 電気化学工業株式会社 Electron source
CN114686923A (en) * 2022-03-15 2022-07-01 大连交通大学 Preparation method of intelligent molecular switch

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006051574A (en) * 2004-08-12 2006-02-23 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Installing method for nanometer-size material
JP4517071B2 (en) * 2004-08-12 2010-08-04 独立行政法人産業技術総合研究所 How to install nano-sized materials
WO2011142054A1 (en) * 2010-05-10 2011-11-17 電気化学工業株式会社 Electron source
JP2011238459A (en) * 2010-05-10 2011-11-24 Denki Kagaku Kogyo Kk Electron source
US8593048B2 (en) 2010-05-10 2013-11-26 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Electron source having a tungsten single crystal electrode
TWI489508B (en) * 2010-05-10 2015-06-21 Denki Kagaku Kogyo Kk Electron source
CN114686923A (en) * 2022-03-15 2022-07-01 大连交通大学 Preparation method of intelligent molecular switch
CN114686923B (en) * 2022-03-15 2023-11-10 大连交通大学 Preparation method of intelligent molecular switch

Also Published As

Publication number Publication date
JP4210756B2 (en) 2009-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100686294B1 (en) Emission source having carbon nanotube, electronic microscope and electronic beam lithographic device using the same
US6741019B1 (en) Article comprising aligned nanowires
US7997950B2 (en) Field emission electron source having carbon nanotubes and method for manufacturing the same
Thong et al. Field-emission induced growth of nanowires
JP7206337B2 (en) Needle tip functionalized with carbon nanomaterial modified with low work function material, and method for manufacturing same
JP3982558B2 (en) Electron source having carbon nanotubes, electron microscope and electron beam drawing apparatus using the same
JP4210756B2 (en) Carbon nanotube structure
US20080074026A1 (en) Field emission electron source and method of manufacturing the same
Wang et al. Single-walled carbon nanotube thermionic electron emitters with dense, efficient and reproducible electron emission
KR102397196B1 (en) Carbon nanotube (cnt) paste emitter, method for manufacturing the same and x-ray tube using the same
CN113380597B (en) Carbon nanotube-based micro-focus field emission electron source and preparation method thereof
JP2005100885A (en) Field emission electron source and microscope using this
Bai et al. Field emission of individual carbon nanotubes on tungsten tips
Dardona et al. Gas adsorption and high-emission current induced degradation of field emission characteristics in solution-processed ZnO nanoneedles
US11735493B2 (en) Conductive heat radiation film, method of manufacturing the same, and method of manufacturing electronic device
CN111261473B (en) Method for manufacturing single one-dimensional nano-structure field emission cold cathode
Knapp et al. Electron emission characteristics of solidified gold alloy liquid metal ion sources
EP4075473A1 (en) Carbon nanotube (cnt) paste emitter, method for manufacturing same, and x-ray tube apparatus using same
CN113793789B (en) Side anode vacuum channel nanometer gap triode and preparation method thereof
Cheng et al. Fabrication and characterization of low turn-on voltage carbon nanotube field emission triodes
KR102023004B1 (en) field emission electron source and the manufacturing method thereof
KR101356820B1 (en) Conductive nanostructure and method of forming thereof and method of manufacturing field emission emitter using the same
US20220406556A1 (en) Electron source for generating an electron beam
JP2004139762A (en) Electron emission element
KR101151353B1 (en) Fabrication method of needle-shape field emission-type electron emitter and field emission-type electron emitter thereby

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050616

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080701

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080829

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080930

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4210756

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term