JP2006181699A - Method for manufacturing carbon molecule structure, carbon molecule structure, diode, active device, and integrated circuit - Google Patents
Method for manufacturing carbon molecule structure, carbon molecule structure, diode, active device, and integrated circuit Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006181699A JP2006181699A JP2004380189A JP2004380189A JP2006181699A JP 2006181699 A JP2006181699 A JP 2006181699A JP 2004380189 A JP2004380189 A JP 2004380189A JP 2004380189 A JP2004380189 A JP 2004380189A JP 2006181699 A JP2006181699 A JP 2006181699A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon
- chemical formula
- oxygen
- sulfur
- film
- 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.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、雰囲気ガス中で熱処理によって生成されるカーボンナノチューブなどの炭素分子を有する炭素分子構造体の製造方法、この方法により得られる炭素分子構造体、この炭素分子を用いて構成されるダイオード、能動素子および集積回路に関する。 The present invention relates to a method for producing a carbon molecular structure having carbon molecules such as carbon nanotubes produced by heat treatment in an atmospheric gas, a carbon molecular structure obtained by this method, a diode configured using this carbon molecule, The present invention relates to active devices and integrated circuits.
近年、半導体などの先端技術分野において、新たな物質の創成を目的とした、いわゆるナノテクノロジーの研究・開発が盛んに行われている。このナノテクノロジーの象徴として、炭素の一形態であるカーボンナノチューブ（Carbon nanotube ; CNT ）が挙げられる。このカーボンナノチューブなどのナノスケールの構造体は量子効果による新たな物理的性質を有することから、幅広い分野での応用が期待されている。 In recent years, research and development of so-called nanotechnology for the purpose of creating new materials has been actively performed in the advanced technology fields such as semiconductors. A symbol of this nanotechnology is carbon nanotube (CNT), which is a form of carbon. Since nanoscale structures such as carbon nanotubes have new physical properties due to quantum effects, they are expected to be applied in a wide range of fields.
しかし、産業において利用可能な技術としてナノテクノロジーを発展させていくためには、目的とするナノスケールの構造体を再現性良く生成するための生産技術の向上が必要であり、このような観点から、カーボンナノチューブの応用分野は発展途上であるといっても過言ではない。 However, in order to develop nanotechnology as a technology that can be used in industry, it is necessary to improve production technology to produce the desired nanoscale structure with good reproducibility. It is no exaggeration to say that the application field of carbon nanotubes is still developing.
そこで、このような産業利用を目的として、低コストで効率的にカーボンナノチューブを成長させる技術が種々提案・検討されて来た。例えば、気相法を用いてグラファイトなどの炭素源あるいはこの炭素源とニッケル等の触媒金属とを含めたものからなるターゲットを励起して炭素蒸気を発生させることにより、カーボンナノチューブなどの炭素分子を成長させる方法などが挙げられる。気相法として、アーク放電法、レーザアブレーション法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長 )法、あるいはこれらの方法を組み合わせる方法などが挙げられる。 Therefore, various techniques for efficiently growing carbon nanotubes at low cost have been proposed and studied for the purpose of such industrial use. For example, carbon molecules such as carbon nanotubes are generated by generating carbon vapor by exciting a target made of a carbon source such as graphite or a target including the carbon source and a catalytic metal such as nickel using a gas phase method. The growth method etc. are mentioned. Examples of the vapor phase method include an arc discharge method, a laser ablation method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or a method combining these methods.
アーク放電法では、装置の内部にヘリウムのような雰囲気ガスを満たし、グラファイトを含む陽極と陰極とを軽く接触させた状態で、例えば２０Ｖ程度の電圧を印加して約１００Ａの電流を流すことによりアーク放電を生じさせ、高温となった陽極から炭素蒸気を発生させる。この炭素蒸気の半分は煤となって装置の内部に付着するが、残りの半分の炭素蒸気は陰極に直接付着して炭素質の堆積物となる。この堆積物中で多層カーボンナノチューブが生成し、また、炭素に触媒金属を添加したものを陽極として用いることにより単層カーボンナノチューブが得られる。 In the arc discharge method, an atmospheric gas such as helium is filled in the apparatus, and a current of about 100 A is applied by applying a voltage of about 20 V, for example, in a state where the anode and cathode containing graphite are in light contact with each other. Arc discharge is generated, and carbon vapor is generated from the anode at a high temperature. Half of this carbon vapor becomes soot and adheres to the interior of the device, while the other half of the carbon vapor adheres directly to the cathode and becomes a carbonaceous deposit. Multi-walled carbon nanotubes are produced in this deposit, and single-walled carbon nanotubes can be obtained by using carbon added with a catalytic metal as an anode.
また、レーザアブレーション法では、まず、電気炉の内部に挿入した石英管の中央にグラファイトからなるターゲットを置き、石英管の一方の端部からアルゴンガスを流しながら、ターゲットにＮｄ：ＹＡＧレーザによるレーザ光を照射して、そのグラファイトを蒸発させる。すると、石英管のもう一方の端部に配置されているコレクターや石英管の周囲に、カーボンナノチューブやフラーレンを含む煤が付着する。この方法を用いた場合において、ターゲットとしてグラファイトのみからなるものを用いたときにはＣ60あるいはＣ70といったフラーレンが得られ、ターゲットとしてグラファイトと共に例えばコバルトやニッケルなどの金属触媒が含まれているものを用いたときには単層カーボンナノチューブが得られる。 In the laser ablation method, first, a target made of graphite is placed in the center of a quartz tube inserted into an electric furnace, and an argon gas is allowed to flow from one end of the quartz tube while a laser using an Nd: YAG laser is applied to the target. Irradiate light to evaporate the graphite. Then, a soot containing carbon nanotubes and fullerenes adheres to the periphery of the collector and the quartz tube arranged at the other end of the quartz tube. In the case of using this method, when a target composed only of graphite is used, a fullerene such as C 60 or C 70 is obtained, and a target containing a metal catalyst such as cobalt or nickel together with graphite is used. If so, single-walled carbon nanotubes are obtained.
また、炭素源としてカルビン類（炭素中間体）を用いる方法も提案されている。これは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）をマグネシウム（Ｍｇ）で還元して生成されるカルビン類に電子線などを照射することにより、カーボンナノチューブが得られるというものである。この方法によれば、比較的温和な条件下でカーボンナノチューブを得ることができ、量産性を向上させることができる。 A method using carbines (carbon intermediates) as a carbon source has also been proposed. This is because carbon nanotubes can be obtained by irradiating carbynes produced by reducing polytetrafluoroethylene (PTFE) with magnesium (Mg) with an electron beam or the like. According to this method, carbon nanotubes can be obtained under relatively mild conditions, and mass productivity can be improved.
また、従来の炭素繊維の製造方法を応用してカーボンナノチューブを生成する方法も提案されている（例えば、非特許文献１参照）。具体的には、ポリエチレンからなる熱分解消失性ポリマーをコアとして用い、このコアをポリアクリロニトリルなどの炭素前駆体ポリマー浴に入れて被覆してコア−シェル粒子を形成し、次いで、このコア−シェル粒子を熱分解消失性ポリマー浴に分散させて混合物を調製する。この混合物（ポリマーブレンド）中のコア−シェル粒子を溶融紡糸して繊維状炭素を形成し、そののち不融化および炭素化工程を経てカーボンナノチューブを得るというものである。この方法も、従来の炭素繊維の製造方法に近いことから、大量生産を可能とする方法として期待されている。 In addition, a method of generating carbon nanotubes by applying a conventional carbon fiber manufacturing method has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1). Specifically, a heat-decomposable polymer composed of polyethylene is used as a core, and the core is placed in a carbon precursor polymer bath such as polyacrylonitrile and coated to form core-shell particles. A mixture is prepared by dispersing the particles in a pyrolysis-disappearing polymer bath. The core-shell particles in the mixture (polymer blend) are melt-spun to form fibrous carbon, and then carbon nanotubes are obtained through infusibilization and carbonization processes. This method is also expected as a method that enables mass production because it is close to the conventional carbon fiber manufacturing method.
しかしながら、上述した従来の技術では、基板上の所望の位置に選択的にカーボンナノチューブなどの炭素分子を成長させることは極めて困難であった。このため、カーボンナノチューブなどの炭素分子を用いてダイオードのような種々の能動素子や集積回路を生産性良く製造することは実質的に不可能であった。 However, with the conventional technique described above, it has been extremely difficult to selectively grow carbon molecules such as carbon nanotubes at desired positions on the substrate. For this reason, it has been virtually impossible to manufacture various active elements such as diodes and integrated circuits with high productivity using carbon molecules such as carbon nanotubes.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、低コストで、効率の良い工程により基板の所望の位置に炭素分子を選択的に成長させることのできる炭素分子構造体の製造方法、並びにその方法により得られた炭素分子構造体、この炭素分子構造体を含むダイオード、能動素子および集積回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its object is to produce a carbon molecular structure capable of selectively growing carbon molecules at a desired position on a substrate by an efficient process at a low cost. It is an object to provide a method, and a carbon molecular structure obtained by the method, a diode including the carbon molecular structure, an active device, and an integrated circuit.
本発明による第１の炭素分子構造体の製造方法は、基板上に、化１で表される液体状有機金属化合物を均一または所望のパターンを成すように塗布して有機金属膜を形成する第１工程と、有機金属膜を雰囲気ガス中で熱分解させると共に、金属膜に選択的にカーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子を成長させる第２工程とを含むものである。
（化１）
Ｍａ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍａは、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）およびコバルト（Ｃｏ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。）
In the first method for producing a carbon molecular structure according to the present invention, a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 is applied on a substrate so as to form a uniform or desired pattern to form an organometallic film. One step and a second step of thermally decomposing the organometallic film in an atmospheric gas and selectively growing carbon molecules including carbon fibers and carbon nanotubes on the metal film.
(Chemical formula 1)
Ma (C l H m X n ) k
(In the formula, Ma represents at least one metal element in the group consisting of nickel (Ni), iron (Fe), and cobalt (Co), and X represents sulfur (S) or oxygen (O)). And k, l and m are natural numbers, and n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen.)
この第１の炭素分子構造体の製造方法では、第２工程において、所定の温度まで加熱すると、有機金属膜が熱分解し、金属元素が析出することにより金属膜となり、この金属膜に選択的にカーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子が成長する。 In this first method for producing a carbon molecular structure, in the second step, when heated to a predetermined temperature, the organometallic film is thermally decomposed to form a metal film by depositing a metal element. Carbon molecules including carbon fibers and carbon nanotubes grow.
第１工程においては、上記化１で表された液体状有機金属化合物に、以下の化２で表される液体状有機金属化合物を混合した混合物を用いて有機金属膜を形成するようにしてもよい。
（化２）
Ｍｂ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍｂは、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。）
In the first step, the organometallic film may be formed using a mixture obtained by mixing the liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 with the liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 2 below. Good.
(Chemical formula 2)
Mb (C l H m X n ) k
(In the formula, Mb represents at least one metal element selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), and rhodium (Rh), and X represents sulfur ( S) or oxygen (O) represents one of k, l and m, each of which is a natural number, n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen. )
ここで、化１の液体状有機金属化合物として金属元素Ｍａがコバルトであるもの、化２の液体状有機金属化合物として金属元素Ｍｂが金であるものを混合した混合物を用いることが望ましい。 Here, it is desirable to use a mixture in which the metal element Ma is cobalt as the liquid organometallic compound in Chemical Formula 1 and the liquid organic metal compound in Chemical Formula 2 is the metal element Mb is gold.
また、本発明による第２の炭素分子構造体の製造方法は、基板上に、化２で表される液体状有機金属化合物と、ニッケル、鉄およびコバルトからなる群のうちのいずれか１種を含む無機化合物とを混合した混合物を、均一または所望のパターンを成すように塗布して有機金属膜を形成する第１工程と、有機金属膜を雰囲気ガス中で熱分解させると共に、金属膜に選択的にカーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子を成長させる第２工程とを含むものである。 Moreover, the manufacturing method of the 2nd carbon molecular structure by this invention is a liquid-form organometallic compound represented by Chemical formula 2, and any one of the group which consists of nickel, iron, and cobalt on a board | substrate. A first step of forming a metal organic film by applying a mixture containing a mixture of inorganic compounds so as to form a uniform or desired pattern; and thermally decomposing the metal organic film in an atmospheric gas and selecting a metal film And a second step of growing carbon molecules including carbon fibers and carbon nanotubes.
第１および第２の炭素分子構造体の製造方法において、基板としては、金属、ガラス、セラミック、半導体からなる材料もしくはこれらの積層体が用いられる。また、第２工程においては、雰囲気ガスとしては、酸素を含む酸化ガス他、水素，メタン，エタンの単体およびアルコール類の蒸気、あるいはこれらのラジカル種からなる群のうちの少なくとも１種を含む還元ガスを用いてもよい。また、低温から高温までは酸化ガス、高温時は還元ガスとするように雰囲気を制御しつつ熱処理を行うようにしてもよい。具体的には、酸素を導入して温度を４００℃以下にすることにより酸化雰囲気ガスを調整しつつ有機金属膜の熱分解を行い、次いで、メタンを導入して温度を１０００℃以上にすることにより還元雰囲気ガスを調整しつつ炭素分子を成長させるようにしてもよい。 In the first and second carbon molecular structure manufacturing methods, the substrate is made of a metal, glass, ceramic, semiconductor material, or a laminate thereof. In the second step, as the atmospheric gas, reduction including at least one selected from the group consisting of an oxidizing gas containing oxygen, a simple substance of hydrogen, methane, ethane and alcohol vapor, or a radical species thereof. Gas may be used. Further, the heat treatment may be performed while controlling the atmosphere so that an oxidizing gas is used from a low temperature to a high temperature and a reducing gas is used at a high temperature. Specifically, oxygen is introduced to bring the temperature to 400 ° C. or lower to thermally decompose the organometallic film while adjusting the oxidizing atmosphere gas, and then methane is introduced to bring the temperature to 1000 ° C. or higher. Thus, carbon molecules may be grown while adjusting the reducing atmosphere gas.
本発明による第１の炭素分子構造体は、基板上に、化１で表される液体状有機金属化合物よりなる有機金属膜を雰囲気ガス中で熱分解させることにより基板上に形成された均一または所望のパターンの金属膜と、金属膜を基点として成長したカーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子とを有するものである。 The first carbon molecular structure according to the present invention is formed uniformly on a substrate by thermally decomposing an organometallic film composed of a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 in an atmospheric gas. It has a metal film having a desired pattern and carbon molecules containing carbon fibers and carbon nanotubes grown from the metal film as a base point.
第１の炭素分子構造体において、金属膜は、化１で表された液体状有機金属化合物に、化２で表される液体状有機金属化合物を混合した混合物を用いて形成された有機金属膜により形成されていてもよい。 In the first carbon molecular structure, the metal film is an organometallic film formed using a mixture of a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 and a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 2 May be formed.
本発明による第２の炭素分子構造体は、基板上に、化２で表される液体状有機金属化合物に、ニッケル、鉄およびコバルトからなる群のうちのいずれか１種を含む無機化合物を混合した混合物よりなる有機金属膜を、雰囲気ガス中で熱分解させることにより基板上に形成された均一または所望のパターンの金属膜と、金属膜を基点として成長したカーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子とを有するものである。 In the second carbon molecular structure according to the present invention, an inorganic compound containing any one of the group consisting of nickel, iron and cobalt is mixed with a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 2 on a substrate. A metal film having a uniform or desired pattern formed on a substrate by thermally decomposing an organometallic film made of the mixture in an atmospheric gas, and carbon molecules including carbon fibers and carbon nanotubes grown from the metal film as a starting point It has.
なお、第１および第２の炭素分子構造体において、金属膜は、金、銀、白金、ロジウム、銅およびコバルトからなる群のうちの少なくとも１種を含んでいてもよく、また、金属膜が基板上に互いに離間されて複数点在する状態に形成され、炭素分子が金属膜間で架橋構造を構成するものとしてもよい。 In the first and second carbon molecular structures, the metal film may include at least one selected from the group consisting of gold, silver, platinum, rhodium, copper, and cobalt. It is good also as what is formed in the state spaced apart from each other on a board | substrate, and a carbon molecule comprises a crosslinked structure between metal films.
本発明によるダイオードは、基板上に、化２で表される液体状有機金属化合物を含む混合物よりなる有機金属膜を雰囲気ガス中で熱分解させることにより基板上に形成された一対の電極と、電極を基点として成長して電極間で架橋構造を構成する、カーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子とを備えたものである。 A diode according to the present invention comprises a pair of electrodes formed on a substrate by thermally decomposing an organic metal film made of a mixture containing a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 2 in an atmospheric gas on the substrate; It is provided with carbon molecules including carbon fibers and carbon nanotubes, which grow from electrodes as base points and constitute a cross-linked structure between the electrodes.
一対の電極のうちの一方の電極は、金属元素Ｍｂとして金を含む化２で表される液体状有機金属化合物と、金属元素Ｍａとしてコバルトを含む化１で表される液体状有機金属化合物またはコバルトを含む無機化合物とを混合した混合物が熱分解して形成され、金およびコバルトのうちの少なくとも１種を含むものであってもよい。 One of the pair of electrodes includes a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 2 containing gold as the metal element Mb and a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 containing cobalt as the metal element Ma. A mixture obtained by mixing an inorganic compound containing cobalt may be formed by thermal decomposition, and may contain at least one of gold and cobalt.
本発明による能動素子は、導体または半導体からなる基板本体の表面に絶縁層を有する基板と、化２で表される液体状有機金属化合物を含む混合物よりなる有機金属膜を雰囲気ガス中で熱分解させることにより基板上に形成された一対の電極と、電極を基点として成長して電極間で架橋構造を構成する、カーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子とを有するダイオードと、一対の電極同士の間を電気的に接続する配線と、基板本体と配線との間に電気的に接続され、炭素分子に流れる電流を制御するための可変バイアス電源とを備えたものである。 The active element according to the present invention is a method in which an organic metal film made of a mixture containing an insulating layer on the surface of a substrate body made of a conductor or a semiconductor and a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 2 is thermally decomposed in an atmospheric gas A pair of electrodes formed on the substrate, a diode having a carbon molecule containing carbon fibers and carbon nanotubes, which grows from the electrodes and forms a cross-linked structure between the electrodes, and a pair of electrodes And a variable bias power source that is electrically connected between the substrate body and the wiring and controls the current flowing through the carbon molecules.
また、本発明による集積回路は、上記ダイオードやその他の能動素子等を複数備え、これらを結線して所定の回路を構成したものである。 An integrated circuit according to the present invention includes a plurality of the above-described diodes and other active elements, and these are connected to constitute a predetermined circuit.
なお、上記ダイオードおよび能動素子において、混合物には、化１で表される液体状有機金属化合物、またはニッケル、鉄およびコバルトからなる群のうちのいずれか１種を含む無機化合物のいずれか一方を含んでいてもよい。 In the diode and the active element, the mixture includes a liquid organic metal compound represented by Chemical Formula 1 or an inorganic compound including any one of the group consisting of nickel, iron, and cobalt. May be included.
本発明の炭素分子構造体の製造方法によれば、液体状有機金属化合物により有機金属膜を形成し、その有機金属膜を雰囲気ガス中で熱分解させることにより選択的に炭素分子を成長させるようにしたので、基板上の所望の位置（金属膜）にカーボン繊維やカーボンナノチューブなどの炭素分子を成長させることが可能となる。よって、このような炭素分子を含む炭素分子構造体、ダイオード、能動素子あるいは集積回路を生産性良く製造することが可能となる。 According to the method for producing a carbon molecular structure of the present invention, an organic metal film is formed from a liquid organometallic compound, and the organic metal film is thermally decomposed in an atmospheric gas to selectively grow carbon molecules. Therefore, carbon molecules such as carbon fibers and carbon nanotubes can be grown at a desired position (metal film) on the substrate. Therefore, a carbon molecular structure, a diode, an active element, or an integrated circuit containing such carbon molecules can be manufactured with high productivity.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔第１の実施の形態〕
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係る炭素分子構造体の製造方法を模式的に表したものである。この炭素分子構造体の製造方法は、化１で表される液体状有機金属化合物を基板１１上に塗布して有機金属膜１２を形成する第１工程（図１）と、この有機金属膜１２を熱分解し、有機金属膜１２中に含まれる金属元素を析出させることにより、金属膜１３を基点にカーボン繊維やカーボンナノチューブからなる炭素分子１４を成長させる第２工程（図２）とを備えたものである。
[First Embodiment]
1 and 2 schematically show a method for producing a carbon molecular structure according to the first embodiment of the present invention. The carbon molecular structure manufacturing method includes a first step (FIG. 1) in which a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 is coated on a
第１工程では、まず、化１で表される液体状有機金属化合物を塗布することにより、基板１１上に均一または所望のパターンの有機金属膜１２を形成する。なお、有機金属膜１２は印刷法などより形成するようにしてもよい。
In the first step, first, an
化１で表される液体状有機金属化合物の性質は、一般に常温・常圧では液体状であり、３００℃以上の酸素を導入することによる酸化雰囲気中で熱分解して、金属元素Ｍａが析出する。そのため、基板上に強固に固着した金属膜を簡易に形成することができると共に、効率良く低コストで、所望の位置に所望のパターンでカーボン繊維やカーボンナノチューブなどの炭素分子１４を成長させることが可能になる。化１で表される具体的な液体状有機金属化合物としては、例えば、Ｃｏ（Ｃ8 Ｈ15Ｏ2 ）2 あるいはＮｉ（Ｃ8 Ｈ15Ｏ2 ）2 などが挙げられる。
The properties of the liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 are generally liquid at normal temperature and pressure, and are thermally decomposed in an oxidizing atmosphere by introducing oxygen at 300 ° C. or higher to precipitate the metal element Ma. To do. Therefore, a metal film firmly fixed on the substrate can be easily formed, and
基板１１としては、金属、ガラスやセラミックにより形成されたもの、あるいは半導体材料により形成されたものでもよく、また、それらを複数の層に積層したものなどを用いることができる。
The
第２工程では、有機金属膜１２が形成された基板１１を処理チューブ１５内に挿入し、この処理チューブ１５を電気炉１６に投入したのち、処理チューブ１５内に雰囲気ガス１７を導入し、１０００℃以上の温度まで一気に加熱する。この加熱によって、上述のように液体状有機金属化合物が熱分解し、その結果金属元素Ｍａが析出して有機金属膜１２が金属膜１３となると共に、この金属膜１３を基点としてカーボン繊維やカーボンナノチューブなどの炭素分子１４が成長する。
In the second step, the
雰囲気ガス１７としては、酸素の他、水素、メタン、エタンの単体およびアルコール類の蒸気あるいはこれらのラジカル種のうちの少なくとも１種を用いることもできる。
As the
雰囲気ガス１７としてメタンを用いた場合の、上記工程で生じる基本的な化学的過程としては、まず昇温過程において金属元素Ｍａに配位した配位子（Ｃl Ｈm Ｘn ）が熱分解される。その過程では、例えば、表１に示した種々のＣq Ｈr 型の炭化水素ラジカルが発生する。そしてさらに、これらのラジカル種に、雰囲気ガス１７のメタン由来のラジカル種が加わり、１０００℃以上の温度までの昇温過程で発生したニッケル元素などのような金属元素Ｍａを核としてカーボン繊維やカーボンナノチューブなどを含む炭素分子１４が成長する。
When methane is used as the
このように形成された炭素分子１４は、基板１１上に塗布した有機金属膜１２の部分に殆ど局在しており、極めて明確な位置的選択性を以て発生する。例えば、液体状有機金属化合物がニッケルを含む場合には、図３（Ａ）に示したように、ニッケルを含む液体状有機金属化合物を基板１１上に塗布して有機金属膜１２を形成すると、熱分解により、ニッケル金属あるいはニッケル金属と共に炭素を含んだニッケル金属粒と、上述した種々の炭化水素ラジカルとが生じる。そして、図３（Ｂ）に示したように、ニッケル金属元素を含む金属膜１３を基点として炭素分子１４が成長する。
The
このように本実施の形態では、第２工程において液体状有機金属化合物が分解され、それによって炭化水素ラジカルが生じるが、この炭化水素ラジカルの生成エネルギーは、表１に示したように、メタン由来のラジカル種と比較して全体的に低く、かつ、ラジカル種の分子量に由来していることが分かる。よって、雰囲気ガス１７中に分子量の大きいラジカル種、すなわち上記液体状有機金属化合物が熱分解することにより生じる炭化水素ラジカルが含まれており、比較的低温でも効率的に炭素分子１４が成長するものと考えることができる。
As described above, in the present embodiment, the liquid organometallic compound is decomposed in the second step, thereby generating hydrocarbon radicals. The generation energy of the hydrocarbon radicals is derived from methane as shown in Table 1. It can be seen that it is generally lower than that of the radical species and is derived from the molecular weight of the radical species. Therefore, the
以上のように本実施形態によれば、化１で表される液体状有機金属化合物を基板１１上に塗布して有機金属膜１２を形成したのち（第１工程）、熱処理を施す。これにより、有機金属膜１２が熱分解して金属元素Ｍａが析出することにより金属膜１３が形成されると共に炭化水素ラジカルが生じ、その結果、金属膜１３を基点とした炭素分子１４の成長が行われる（第２工程）。よって、低コストで効率よく、所定の位置に炭素分子を成長させることかできる。
As described above, according to the present embodiment, the liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 is applied on the
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態に係る炭素分子構造体の製造方法を説明する。本実施の形態の方法は、第１の実施の形態と同様の工程により構成されるものであるが、炭素分子１４を各種の能動素子や集積回路に応用展開して行くうえで重要となる、炭素分子１４への電気的なアクセスのうち、特にオーミックコンタクトを簡易な工程および低コストで実現することができるものである。
[Second Embodiment]
Next, a method for producing a carbon molecular structure according to the second embodiment of the present invention will be described. The method of the present embodiment is configured by the same steps as those of the first embodiment, but is important for applying the
具体的には、上記実施の形態で用いた化１で表される液体状有機金属化合物、または、ニッケル、鉄およびコバルトからなる群のうちのいずれか１種を含む無機化合物と共に、化２で表される液体状有機金属化合物を含む混合物を用いて有機金属膜を形成するものである。なお、製造装置などは第１の実施の形態で用いたものと同様のものを用いることができることから、以下、説明は図１および図２を用いて行う。 Specifically, together with the liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 used in the above embodiment or an inorganic compound containing any one of the group consisting of nickel, iron and cobalt, Chemical Formula 2 An organometallic film is formed using a mixture containing the liquid organometallic compound represented. In addition, since the manufacturing apparatus etc. can use the thing similar to what was used in 1st Embodiment, hereafter, description is given using FIG. 1 and FIG.
まず、第１工程では、基板１１上に均一にまたは所望のパターンを形成するように液体状有機金属化合物を塗布して有機金属膜１２を形成する（図１）。
First, in the first step, a liquid organometallic compound is applied so as to form a desired pattern uniformly or on the
その際、炭素分子１４の生成のための触媒となる、ニッケル、鉄およびコバルトからなる群のうちの少くとも１種を含む化１で表される液体状有機金属化合物と、後述する電極１８（金属膜１３）の材料となる、金、銀、白金、ロジウムおよび銅からなる群のうちの少くとも１種を含む化２で表される液体状有機金属化合物とを混合した混合物を用いる。化２で表される具体的な液体状有機金属化合物としては、例えば、（Ｃ12Ｈ25Ｓ）Ａｕ、（Ｃ7 Ｈ15Ｓ）Ａｕ、（Ｃ9 Ｈ19Ｓ）4 Ｐｔ、（Ｃ10Ｈ21Ｓ）2 Ｐｔあるいは（Ｃ10Ｈ19Ｏ2 ）Ａｇなどが挙げられる。
At that time, a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 containing at least one selected from the group consisting of nickel, iron, and cobalt, which serves as a catalyst for generating the
また、上述のように、化１で表される液体状有機金属化合物に代えて、ニッケル、鉄およびコバルトからなる群のうちの少なくとも１種を含む無機化合物を用いてもよい。具体的な無機化合物としては、例えば、Ｋ4 [ Ｎｉ（ＣＮ）4 ] 、Ｋ4 [ Ｆｅ（ＣＮ）6]あるいは[ Ｃｏ（ＮＨ3 ）6]Ｃｌ3 などが挙げられる。 Further, as described above, instead of the liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1, an inorganic compound containing at least one selected from the group consisting of nickel, iron and cobalt may be used. Specific examples of the inorganic compound include K 4 [Ni (CN) 4 ], K 4 [Fe (CN) 6 ], and [Co (NH 3 ) 6 ] Cl 3 .
基板１１としては、上記実施の形態で説明したものと同様のものを用いることができる。
As the
続いて、第２工程では、図４に示したように、まず、３００℃以上４００℃以下の温度の酸素を含む雰囲気ガス１７中において有機金属膜１２を熱分解させて、所望のパターンの金属膜１３を形成したのち、その金属膜１３を焼成することにより電極１８を形成する。すなわち、ニッケルあるいは鉄などを含むと共に、金、銀、白金、ロジウムあるいは銅のような貴金属からなる電極１８を形成する。
Subsequently, in the second step, as shown in FIG. 4, first, the
次いで、図２に示したように、メタンを含む１０００℃以上の雰囲気ガス１７中において、電極１８に含まれるニッケルや鉄などの金属元素を基点として部分に選択的に炭素分子１４を成長させる。これにより、オーミックコンタクト特性を有する電極１８に直接に接触した炭素分子１４を形成することができる。雰囲気ガス１７の種類としてはメタンの他、第１の実施の形態で説明したものと同様のものを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 2, the
このようにして、本実施の形態では、オーミックコンタクト特性を有する炭素分子構造体を容易に得ることができる。 Thus, in the present embodiment, a carbon molecular structure having ohmic contact characteristics can be easily obtained.
図５（Ａ），（Ｂ）は、この炭素分子構造体を模式的に示したものである。この構造体では、貴金属等をベースとした電極１８の表面にそれぞれ、１または複数の炭素分子１４が原子レベルの微小な距離で接続されている。従って、電極１８に対して導線などを用いて電気的に接続することにより、炭素分子１４に対して外部から電気的にアクセスすることができる。
5 (A) and 5 (B) schematically show this carbon molecular structure. In this structure, one or a plurality of
このようにして得られた炭素分子１４と電極１８との電気的接触についての物理的な特性あるいはそれらの原子レベルでの接触のメカニズムなどは今後の学術的な検討を待たなければならないが、炭素分子１４の成長の触媒となったニッケルや鉄などの金属元素が介在しているにしても、大局的には原子的レベルでの距離で炭素分子１４と貴金属とが接合している状態にあることが想定される。そのときの障壁高さは、H.B.Michaelson（“Relation between an Atomic Electronegativity Scale and the Work Function",IBM J.Res.Dev.,22,72(1978)) によって提示された、金属の真空に対する仕事関数から推定することができる。
The physical characteristics of the electrical contact between the
表２には、炭素分子１４に含まれる炭素および電極１８に用いられる金属元素の仕事関数を示した。例えば、電極１８の電極材料として白金を用いた場合、炭素と白金との仕事関数の差が大きいことから、炭素に対して大きな障壁となる可能性があるが、電極１８の電極材料として金を用いた場合、炭素に対して比較的小さな障壁となる可能性がある。また、ニッケル、鉄あるいはコバルトのような触媒金属の介在を加味して考えると、鉄やニッケルが大きな障壁となるのに対して、コバルトは、仕事関数の値が炭素にほぼ等しいことから、小さな障壁となる可能性が高い。なお、現実的には、本実施の形態の炭素分子構造体の製造方法により炭素分子１４と電極１８とをオーミックコンタクトさせた場合、その接触面に結合の欠陥や融合等が発生することから、上述した理論的な面から考察したような単純な結果には必ずしもならないであろうが、概略の（あるいは定性的な）傾向の目安としては、上記のような考察結果を適用することが可能である。
Table 2 shows the work functions of carbon contained in the
すなわち、金属元素の炭素に対する仕事関数に基づいて金属元素を適宜選択することにより、所望の電気物理的な特性を有する電極１８を形成することができる。このようにして、例えば以下に示すダイオードなどの能動素子のような種々の電子デバイスを、上述したような簡易な製造プロセスによって製造することが可能となる。
That is, the
図６は、本実施の形態に係る炭素分子構造体の製造方法によって製造されるダイオードを含む回路の一例を示したものである。このダイオード２０は、隣接する電極１８Ａ，１８Ｂの間に、自己選択的に架橋構造となった炭素分子１４を備えている。ダイオード２０は、電源２１に対して、抵抗２２と共に導線２３により直列に接続されている。
FIG. 6 shows an example of a circuit including a diode manufactured by the method for manufacturing a carbon molecular structure according to the present embodiment. The
このダイオード２０は、例えば、電極１８Ａ，１８Ｂの電極材料としてともに白金を用いることによって、０．６Ｖ程度の障壁を有する両方向の整流性を有するものとなり、また、例えば、電極１８Ａの電極材料として例えば白金のような障壁の大きな金属元素を用い、もう一方の電極１８Ｂの電極材料として例えば金のような障壁の極めて小さな金属を用い、それらの金属元素の仕事関数の違いを利用することにより、一方向の整流性を有するものとなる。この場合も化１および化２で表される液体状有機金属化合物を用いることができる。
The
炭素分子１４が半導体的電気特性を有するものである場合には、図７に示したような構成とすることもできる。この能動素子４０はダイオード３０を備えており、このダイオード３０は、導体または半導体からなる基板本体３１Ａ上に絶縁膜３１Ｂを有する基板３１を用いて形成されていること以外は、ダイオード２０と同様の材料により構成されている。このダイオード３０を電源３２に対して抵抗３３と共に導線３４により直列に接続し、かつ、電源３２と電極１８Ａとの間の接続点と基板本体３１Ａとの間に可変バイアス電源（Ｖcont）３５を設けることにより、炭素分子１４に流れる電流を制御することが可能になる。
When the
また、図６，７に示したダイオード２０，３０あるいは能動素子４０を１つの基板上に複数個形成して、互いに電気的に接続することにより、集積回路を実現することも可能である。
Further, an integrated circuit can be realized by forming a plurality of
１１，３１…基板、１２…有機金属膜、１３…金属膜、１４…炭素分子、１５…処理チューブ、１６…電気炉、１７…雰囲気ガス、１８，１８Ａ，１８Ｂ…電極、２０，３０…ダイオード、２１，３２…電源、２２，３３…抵抗、２３，３４…導線、３１Ａ…基板本体、３１Ｂ…絶縁膜、３５…可変バイアス電源、４０…能動素子
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記有機金属膜を雰囲気ガス中で熱分解させると共に、金属膜に選択的にカーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子を成長させる第２工程と
を含むことを特徴とする炭素分子構造体の製造方法。
（化１）
Ｍａ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍａは、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）およびコバルト（Ｃｏ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。） A first step of forming an organometallic film on a substrate by applying a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 so as to form a uniform or desired pattern;
And a second step of thermally decomposing the organometallic film in an atmospheric gas and selectively growing carbon molecules containing carbon fibers and carbon nanotubes on the metal film. .
(Chemical formula 1)
Ma (C l H m X n ) k
(In the formula, Ma represents at least one metal element in the group consisting of nickel (Ni), iron (Fe), and cobalt (Co), and X represents sulfur (S) or oxygen (O)). And k, l and m are natural numbers, and n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen.)
ことを特徴とする請求項１記載の炭素分子構造体の製造方法。
（化２）
Ｍｂ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍｂは、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。） In the first step, an organometallic film is formed by using a mixture obtained by mixing a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 1 with a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 2. Item 2. A method for producing a carbon molecular structure according to Item 1.
(Chemical formula 2)
Mb (C l H m X n ) k
(In the formula, Mb represents at least one metal element selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), and rhodium (Rh), and X represents sulfur ( S) or oxygen (O) represents one of k, l and m, each of which is a natural number, n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen. )
前記有機金属膜を雰囲気ガス中で熱分解させると共に、金属膜に選択的にカーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子を成長させる第２工程と
を含むことを特徴とする炭素分子構造体の製造方法。
（化３）
Ｍｂ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍｂは、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。） A uniform or desired pattern is formed on a substrate by mixing a mixture of a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 3 and an inorganic compound containing any one of the group consisting of nickel, iron and cobalt. A first step of applying the organic metal film to form an organic metal film,
And a second step of thermally decomposing the organometallic film in an atmospheric gas and selectively growing carbon molecules containing carbon fibers and carbon nanotubes on the metal film. .
(Chemical formula 3)
Mb (C l H m X n ) k
(In the formula, Mb represents at least one metal element selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), and rhodium (Rh), and X represents sulfur ( S) or oxygen (O) represents one of k, l and m, each of which is a natural number, n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen. )
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の炭素分子構造体の製造方法。 The method for producing a carbon molecular structure according to any one of claims 1 to 3, wherein a material made of metal, glass, ceramics, or a semiconductor or a laminate thereof is used as the substrate.
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の炭素分子構造体の製造方法。 The method for producing a carbon molecular structure according to any one of claims 1 to 4, wherein oxygen is included in the atmospheric gas in the second step.
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の炭素分子構造体の製造方法。 The atmosphere gas in the second step includes hydrogen, methane, ethane simple substance and alcohol vapor, or at least one of the group consisting of these radical species. The manufacturing method of the carbon molecular structure of any one.
ことを特徴とする請求項６記載の炭素分子構造体の製造方法。 In the second step, after the organometallic film is thermally decomposed in an oxidizing atmosphere gas containing oxygen at a temperature of 400 ° C. or lower, the carbon molecules are reduced in a reducing atmosphere gas containing methane at a temperature of 1000 ° C. or higher. It grows. The manufacturing method of the carbon molecular structure of Claim 6 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項２記載の炭素分子構造体の製造方法。 The mixture obtained by mixing the liquid organometallic compound of Chemical Formula 1 in which the metal element Ma is cobalt and the liquid organometallic compound of Chemical Formula 2 in which the metal element Mb is gold is used. A method for producing a carbon molecular structure.
化４で表される液体状有機金属化合物よりなる有機金属膜を雰囲気ガス中で熱分解させることにより前記基板上に形成された均一または所望のパターンの金属膜と、
前記金属膜を基点として成長したカーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子と
を有することを特徴とする炭素分子構造体。
（化４）
Ｍａ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍａは、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）およびコバルト（Ｃｏ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。） A substrate,
A metal film having a uniform or desired pattern formed on the substrate by thermally decomposing an organometallic film composed of a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 4 in an atmospheric gas;
A carbon molecular structure comprising carbon fibers including carbon fibers and carbon nanotubes grown from the metal film as a base point.
(Chemical formula 4)
Ma (C l H m X n ) k
(In the formula, Ma represents at least one metal element in the group consisting of nickel (Ni), iron (Fe), and cobalt (Co), and X represents sulfur (S) or oxygen (O)). And k, l and m are natural numbers, and n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen.)
ことを特徴とする請求項９記載の炭素分子構造体。
（化５）
Ｍｂ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍｂは、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。） 10. The carbon molecular structure according to claim 9, wherein the organometallic film is a mixture of a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 4 and a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 5 mixed therein. .
(Chemical formula 5)
Mb (C l H m X n ) k
(In the formula, Mb represents at least one metal element selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), and rhodium (Rh), and X represents sulfur ( S) or oxygen (O) represents one of k, l and m, each of which is a natural number, n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen. )
化６で表される液体状有機金属化合物に、ニッケル、鉄およびコバルトからなる群のうちのいずれか１種を含む無機化合物を混合した混合物よりなる有機金属膜を、雰囲気ガス中で熱分解させることにより前記基板上に形成された均一または所望のパターンの金属膜と、
前記金属膜を基点として成長したカーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子と
を備えたことを特徴とする炭素分子構造体。
（化６）
Ｍｂ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍｂは、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。） A substrate,
An organometallic film made of a mixture obtained by mixing a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 6 with an inorganic compound containing any one of the group consisting of nickel, iron and cobalt is thermally decomposed in an atmospheric gas. A metal film having a uniform or desired pattern formed on the substrate,
A carbon molecular structure comprising: carbon fibers grown from the metal film as a base point, and carbon molecules including carbon nanotubes.
(Chemical formula 6)
Mb (C l H m X n ) k
(In the formula, Mb represents at least one metal element selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), and rhodium (Rh), and X represents sulfur ( S) or oxygen (O) represents one of k, l and m, each of which is a natural number, n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen. )
ことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の炭素分子構造体。 The carbon molecular structure according to any one of claims 9 to 11, wherein the metal film includes at least one selected from the group consisting of gold, silver, platinum, rhodium, copper, and cobalt.
ことを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の炭素分子構造体。 13. The metal film according to claim 9, wherein a plurality of the metal films are scattered apart from each other on the substrate, and the carbon molecules form a crosslinked structure between the metal films. Carbon molecular structure.
化７で表される液体状有機金属化合物を含む混合物よりなる有機金属膜を雰囲気ガス中で熱分解させることにより前記基板上に形成された一対の電極と、
前記電極を基点として成長して前記電極間で架橋構造を構成する、カーボン繊維およびカーボンナノチューブを含む炭素分子と
を備えたことを特徴とするダイオード。
（化７）
Ｍｂ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍｂは、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。） A substrate,
A pair of electrodes formed on the substrate by thermally decomposing an organometallic film comprising a mixture containing a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 7 in an atmospheric gas;
A diode comprising: carbon molecules including carbon fibers and carbon nanotubes, which grow on the basis of the electrodes and constitute a cross-linked structure between the electrodes.
(Chemical formula 7)
Mb (C l H m X n ) k
(In the formula, Mb represents at least one metal element selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), and rhodium (Rh), and X represents sulfur ( S) or oxygen (O) represents one of k, l and m, each of which is a natural number, n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen. )
ことを特徴とする請求項１４記載のダイオード。
（化８）
Ｍａ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍａは、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）およびコバルト（Ｃｏ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。） The mixture is a liquid organometallic compound represented by the chemical formula 7 together with the liquid organometallic compound represented by the chemical formula 7, or an inorganic compound containing any one of the group consisting of nickel, iron and cobalt. Any one of these is included. The diode of Claim 14 characterized by the above-mentioned.
(Chemical Formula 8)
Ma (C l H m X n ) k
(In the formula, Ma represents at least one metal element in the group consisting of nickel (Ni), iron (Fe), and cobalt (Co), and X represents sulfur (S) or oxygen (O)). And k, l and m are natural numbers, and n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen.)
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載のダイオード。 16. The diode according to claim 14, wherein one of the pair of electrodes includes at least one of gold and cobalt.
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載のダイオード。 One of the pair of electrodes is a liquid organometallic compound represented by Formula 7 containing gold as the metal element Mb and a liquid organometallic compound represented by Formula 8 containing cobalt as the metal element Ma, or The diode according to claim 14 or 15, wherein the diode is formed by pyrolyzing a mixture obtained by mixing an inorganic compound containing cobalt.
前記一対の電極同士の間を電気的に接続する配線と、
前記基板本体と前記配線との間に電気的に接続され、前記炭素分子に流れる電流を制御するための可変バイアス電源と
を備えたことを特徴とする能動素子。
（化９）
Ｍｂ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍｂは、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）およびロジウム（Ｒｈ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。） A substrate having an insulating layer on the surface of a substrate body made of a conductor or a semiconductor and an organometallic film made of a mixture containing a liquid organometallic compound represented by Chemical Formula 9 are thermally decomposed in an atmospheric gas on the substrate. A diode having a pair of formed electrodes, and carbon molecules including carbon fibers and carbon nanotubes, which grow from the electrodes as a base point and constitute a cross-linked structure between the electrodes;
Wiring for electrically connecting between the pair of electrodes;
An active element comprising: a variable bias power supply electrically connected between the substrate body and the wiring and for controlling a current flowing through the carbon molecule.
(Chemical 9)
Mb (C l H m X n ) k
(In the formula, Mb represents at least one metal element selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), and rhodium (Rh), and X represents sulfur ( S) or oxygen (O) represents one of k, l and m, each of which is a natural number, n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen. )
ことを特徴とする請求項１８記載の能動素子。
（化１０）
Ｍａ（Ｃl Ｈm Ｘn ）k
（式中、Ｍａは、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）およびコバルト（Ｃｏ）からなる群のうちの少なくとも１種の金属元素を表し、Ｘは硫黄（Ｓ）または酸素（Ｏ）のうちのいずれか一方を表す。ｋ、ｌおよびｍはそれぞれ自然数であり、ｎは、Ｘが硫黄のときｎ＝１、Ｘが酸素のときｎ＝２である。） The mixture containing the liquid organometallic compound represented by the chemical formula 9 is a liquid organometallic compound represented by the chemical formula 10 or an inorganic compound containing any one of the group consisting of nickel, iron and cobalt The active element according to claim 18, comprising any one of the following.
(Chemical formula 10)
Ma (C l H m X n ) k
(In the formula, Ma represents at least one metal element in the group consisting of nickel (Ni), iron (Fe), and cobalt (Co), and X represents sulfur (S) or oxygen (O)). And k, l and m are natural numbers, and n is n = 1 when X is sulfur, and n = 2 when X is oxygen.)
ことを特徴とする集積回路。
An integrated circuit comprising a plurality of at least one of the diode according to any one of claims 14 to 17 and the active element according to claim 18 or 19.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004380189A JP2006181699A (en) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Method for manufacturing carbon molecule structure, carbon molecule structure, diode, active device, and integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004380189A JP2006181699A (en) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Method for manufacturing carbon molecule structure, carbon molecule structure, diode, active device, and integrated circuit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006181699A true JP2006181699A (en) | 2006-07-13 |
Family
ID=36735167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004380189A Pending JP2006181699A (en) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Method for manufacturing carbon molecule structure, carbon molecule structure, diode, active device, and integrated circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006181699A (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62250516A (en) * | 1986-04-23 | 1987-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetic recording medium |
| JPS63290280A (en) * | 1987-05-20 | 1988-11-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of thin base metal film |
| JPS6454788A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of magnetoresistance element |
| WO2000073203A1 (en) * | 1999-05-28 | 2000-12-07 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Patterned carbon nanotube films |
| JP2004122031A (en) * | 2002-10-03 | 2004-04-22 | Toshiba Corp | Catalyst for synthesizing carbon fiber, method of producing carbon fiber, catalyst material for fuel cell, and method of producing catalyst material for fuel cell |
| JP2004171903A (en) * | 2002-11-20 | 2004-06-17 | Sony Corp | Electronic element and manufacturing method of same |
| JP2004292181A (en) * | 2003-03-25 | 2004-10-21 | Fujitsu Ltd | Carbon nanotube growth method |
-
2004
- 2004-12-28 JP JP2004380189A patent/JP2006181699A/en active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62250516A (en) * | 1986-04-23 | 1987-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetic recording medium |
| JPS63290280A (en) * | 1987-05-20 | 1988-11-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of thin base metal film |
| JPS6454788A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of magnetoresistance element |
| WO2000073203A1 (en) * | 1999-05-28 | 2000-12-07 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Patterned carbon nanotube films |
| JP2004122031A (en) * | 2002-10-03 | 2004-04-22 | Toshiba Corp | Catalyst for synthesizing carbon fiber, method of producing carbon fiber, catalyst material for fuel cell, and method of producing catalyst material for fuel cell |
| JP2004171903A (en) * | 2002-11-20 | 2004-06-17 | Sony Corp | Electronic element and manufacturing method of same |
| JP2004292181A (en) * | 2003-03-25 | 2004-10-21 | Fujitsu Ltd | Carbon nanotube growth method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5027167B2 (en) | Carbon nanotube structure and manufacturing method thereof | |
| JP3804594B2 (en) | Catalyst supporting substrate, carbon nanotube growth method using the same, and transistor using carbon nanotubes | |
| KR101368457B1 (en) | Nanostructure production methods and apparatus | |
| JP2008297197A (en) | Growth method of branch type carbon nanotubes | |
| US7811149B2 (en) | Method for fabricating carbon nanotube-based field emission device | |
| US6656339B2 (en) | Method of forming a nano-supported catalyst on a substrate for nanotube growth | |
| US9177745B2 (en) | Organic/inorganic composite comprising three-dimensional carbon nanotube networks, method for preparing the organic/inorganic composite and electronic device using the organic/inorganic composite | |
| JP2005075725A (en) | Carbon nanotube structural body, producing method therefor, and electric field emission element and display unit obtained by applying the same | |
| EP1578599A1 (en) | Method for synthesizing nanoscale structures in defined locations | |
| US20090188695A1 (en) | Nanostructures and method for making such nanostructures | |
| CN101189372B (en) | Controlled growth of a nanostructure on a substrate, and electron emission devices based on the same | |
| JP4984498B2 (en) | Functional element and manufacturing method thereof | |
| Lee et al. | Direct nanowiring of carbon nanotubes for highly integrated electronic and spintronic devices | |
| JP2005213700A (en) | Diameter-different composite type fibrous carbon and method for producing the same | |
| KR20020003782A (en) | fabrication method of carbon nanotubes | |
| JP2004362960A (en) | Electron emitting element and manufacturing method of the same | |
| JP2007234962A (en) | Method for manufacturing quantum-dot device, and integrated circuit composed of device made thereby | |
| JP2006181699A (en) | Method for manufacturing carbon molecule structure, carbon molecule structure, diode, active device, and integrated circuit | |
| Chen et al. | A self-assembled synthesis of carbon nanotubes for interconnects | |
| JP4133655B2 (en) | Method for producing nanocarbon material and method for producing wiring structure | |
| WO2009154379A2 (en) | Organic/inorganic composite comprising three- dimensional carbon nanotube networks, method for preparing the organic/inorganic composite and electronic device using the organic/inorganic composite | |
| JP2005112659A (en) | Apparatus and method for manufacturing carbon nanotube | |
| KR101124505B1 (en) | Fabrication method of carbon fiber by metal organic chemical vapor deposition | |
| JP4967160B2 (en) | Method for producing carbon nanotube | |
| JP2006045008A (en) | Diamond film-carbon thread composite material and its manufacturing method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071107 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110111 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110705 |