JP2006265006A - Carbon nanotube production method and its device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon nanotube production method and its device. <P>SOLUTION: This method for production of the carbon nanotube comprises producing a composite cluster using a metal-carbon composite cluster by DC arc discharge in a gas atmosphere, collecting the obtained composite cluster, vapor-depositing the composite cluster on a silicon substrate and synthesizing the carbon nanotube in a microwave plasma. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属炭素複合クラスターを用いたカーボンナノチューブの製造方法および装置に関するものである。
近年、カーボンナノチューブ（CNT）は優れた電界電子放出特性を有することから、電子ビーム源、ナノ配線材料、量子細線デバイス、電子デバイス材料、フラットパネルデイスプレイなどへの応用が注目されている。 The present invention relates to a carbon nanotube production method and apparatus using a metal-carbon composite cluster.
In recent years, since carbon nanotubes (CNT) have excellent field electron emission characteristics, their application to electron beam sources, nanowiring materials, quantum wire devices, electronic device materials, flat panel displays, etc. has attracted attention.

触媒金属を基板上に蒸着あるいはスパッタリング成膜する方法が提案されているが、これらの方法では、金属触媒の粒径は、直径数10nmから100nmとなり、一方プラズマCVD法を用いた合成方法では、大抵、直径数10nm以上の多層CNTとなるため、単層CNT合成が困難である。
またゼオライトのようなナノサイズの多孔性材料を基板として用いる方法が提案されているが、シングルCNTの合成の割合は全体のナノチューブに比べて小さい。
また直流アーク放電法によるCNTの製造技術が提案されているが、作製したCNTの電子デバイスへの利用方法など取り扱いに問題がある（非特許文献１参照）。
S.Iijima、 Nature Vol. 354 p.56 (1991) Methods for depositing or sputtering a catalytic metal on a substrate have been proposed, but in these methods, the particle size of the metal catalyst is 10 nm to 100 nm in diameter, while in the synthesis method using the plasma CVD method, Usually, it is difficult to synthesize single-walled CNTs because they are multi-walled CNTs with a diameter of 10 nm or more.
In addition, a method using a nano-sized porous material such as zeolite as a substrate has been proposed, but the synthesis rate of single CNT is small compared to the whole nanotube.
In addition, although a CNT manufacturing technique using a direct current arc discharge method has been proposed, there is a problem in handling such as a method of using the manufactured CNT in an electronic device (see Non-Patent Document 1).
S.Iijima, Nature Vol. 354 p.56 (1991)

本発明の目的は、触媒として金属炭素複合ナノクラスターを用いることにより、CNT作製の細線化を実現する方法および装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for realizing thinning of CNT production by using a metal-carbon composite nanocluster as a catalyst.

触媒として金属炭素複合ナノクラスターを用いることにより、CNT作製の細線化を達成する。金属炭素複合ナノクラスターの作製には、電気的エネルギーを利用した直流アーク法による。さらに光学的エネルギーを利用したレーザーアブレ−ションによる方法も可能である。
CNTの合成方法では、プラズマCVDを用いたCNTの製造方法およびその装置を提案する。プラズマCVDでは、マイクロ波プラズマ装置を用いることにより大面積かつ垂直配向CNTの製造が可能となる。
またリソグラフィック技術を用いることにより、CNTの空間配列制御が可能となる。 By using metal-carbon composite nanoclusters as a catalyst, thinning of CNTs is achieved. The metal-carbon composite nanocluster is produced by a direct current arc method using electrical energy. Furthermore, a method by laser ablation using optical energy is also possible.
In the CNT synthesis method, we propose a CNT production method and apparatus using plasma CVD. In plasma CVD, a large area and vertically aligned CNT can be manufactured by using a microwave plasma apparatus.
In addition, the use of lithographic technology makes it possible to control the spatial arrangement of CNTs.

以上、説明したように本発明によれば、基板上にナノクラスター触媒を空間制御配置し、プラズマCVDにより垂直配向CNTの作製が可能になる。
さらに触媒ナノクラスターのサイズを制御することにより、CNTの直径を希望のサイズで、細線化したものを作製することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it becomes possible to manufacture vertically aligned CNTs by plasma CVD by spatially arranging nanocluster catalysts on a substrate.
Furthermore, by controlling the size of the catalyst nanocluster, it becomes possible to produce a thin CNT with a desired diameter.

本発明は、カーボンナノチューブの製造方法において、金属炭素複合クラスターを用いて、ガス雰囲気中で、直流アーク放電により、カーボンナノチューブを製造することを特徴とする。
本発明は、前記ガスをヘリウム/メタン混合ガスとすることを特徴とする。
本発明は、上記の方法において、前記金属炭素複合クラスターが、ニッケル、鉄或いはコバルトと炭素からなることを特徴とする。
本発明は、前記複合クラスターを触媒として、単層および多層カーボンナノチューブを製造することを特徴とする。
本発明は、上記の方法において、前記金属炭素複合クラスターが、ニッケル、鉄或いはコバルトと炭素からなることを特徴とする。
本発明は、金属炭素複合クラスターを用いて、ヘリウムガス雰囲気中で、直流アーク放電により複合クラスターを製造し、得られた複合クラスターを回収し、該複合クラスターをシリコン基板に蒸着堆積させるとともにマイクロ波プラズマ中で、カーボンナノチューブを合成することを特徴とする。
本発明は、上記の方法において、前記金属炭素複合クラスターが、ニッケル、鉄或いはコバルトと炭素からなることを特徴とする。
本発明は、金属炭素複合クラスターを用いて、ヘリウムガス雰囲気中で、直流アーク放電により複合クラスターを製造し、得られた複合クラスターを回収し、該複合クラスターをシリコン基板に蒸着堆積させ、混合ガスを供給するとともにマイクロ波プラズマ中で、カーボンナノチューブを合成することを特徴とする。
本発明は、金属炭素複合クラスターを用いて、ヘリウムガス雰囲気中で、直流アーク放電により、カーボンナノチューブを製造し、得られた複合クラスターを回収し、該複合クラスターをシリコン基板に塗布し、混合ガスを供給するとともにマイクロ波プラズマ中で、カーボンナノチューブを合成することを特徴とする。
本発明は、上記の方法において、前記金属炭素複合クラスターが、ニッケル、鉄或いはコバルトと炭素からなることを特徴とする。
本発明は、上記の方法において、金属炭素複合クラスターを触媒として得られた複合クラスターをシリコン基板上に真空蒸着し、プラズマCVD法又は熱CVD法或いは両者の方法を併用して、カーボンナノチューブを製造することを特徴とする。
本発明は、金属炭素複合クラスターを用いて、ヘリウムガス雰囲気中で、直流アーク放電により複合クラスターを製造し、得られた複合クラスターを回収し、該複合クラスターをシリコン基板上に蒸着堆積させて、前記基板を加熱するとともにマイクロ波プラズマ中で、カーボンナノチューブを合成することを特徴とする。
本発明は、上記の方法において、前記シリコン基板をヒーターにより、650〜750℃に加熱することを特徴とする。
本発明は、上記の方法において、前記混合ガスを150〜200sccｍで供給することを特徴とする。
本発明は、金属炭素複合クラスターを触媒として得られた複合クラスターをシリコン基板上に塗布し、プラズマCVD法又は熱CVD法或いは両者の方法を併用してカーボンナノチューブを製造することを特徴とする。
本発明は、前記基板上への複合クラスター塗布の空間的配列を制御することにより、空間制御されたカーボンナノチューブの垂直配列合成をすることを特徴とする。
本発明は、カーボンナノチューブの製造装置において、真空容器内に金属炭素粉末とグラファイトセメントを先端部に埋め込んだグラファイトロッドを配設し、ヘリウム/メタン混合ガスを供給し、直流アーク放電により、カーボンナノチューブを製造するようにしたことを特徴とする。
本発明は、上記の装置において、金属が、ニッケル、鉄或いはコバルトからなることを特徴とする。
本発明は、カーボンナノチューブの製造装置において、パルス波形マイクロ波電源の使用により、パルス変調動作できるようにしたプラズマ発生装置を設けたことを特徴とする。 The present invention is characterized in that, in the method for producing carbon nanotubes, carbon nanotubes are produced by direct-current arc discharge in a gas atmosphere using a metal-carbon composite cluster.
The present invention is characterized in that the gas is a helium / methane mixed gas.
In the above method, the present invention is characterized in that the metal-carbon composite cluster is composed of nickel, iron, cobalt, and carbon.
The present invention is characterized in that single-walled and multi-walled carbon nanotubes are produced using the composite cluster as a catalyst.
In the above method, the present invention is characterized in that the metal-carbon composite cluster is composed of nickel, iron, cobalt, and carbon.
The present invention uses a metal-carbon composite cluster to produce a composite cluster by direct current arc discharge in a helium gas atmosphere, collects the obtained composite cluster, deposits the composite cluster on a silicon substrate, and microwaves. It is characterized by synthesizing carbon nanotubes in plasma.
In the above method, the present invention is characterized in that the metal-carbon composite cluster is composed of nickel, iron, cobalt, and carbon.
The present invention uses a metal-carbon composite cluster to produce a composite cluster by direct current arc discharge in a helium gas atmosphere, collect the obtained composite cluster, deposit the composite cluster on a silicon substrate, and mix gas And carbon nanotubes are synthesized in microwave plasma.
The present invention uses a carbon-carbon composite cluster to produce carbon nanotubes by direct current arc discharge in a helium gas atmosphere, collect the obtained composite cluster, apply the composite cluster to a silicon substrate, and mix gas And carbon nanotubes are synthesized in microwave plasma.
In the above method, the present invention is characterized in that the metal-carbon composite cluster is composed of nickel, iron, cobalt, and carbon.
In the above method, the present invention produces a carbon nanotube by vacuum-depositing a composite cluster obtained using a metal-carbon composite cluster as a catalyst on a silicon substrate, and using a plasma CVD method or a thermal CVD method or a combination of both methods. It is characterized by doing.
The present invention uses a metal-carbon composite cluster to produce a composite cluster by direct current arc discharge in a helium gas atmosphere, collect the resulting composite cluster, deposit the composite cluster on a silicon substrate, The substrate is heated and carbon nanotubes are synthesized in microwave plasma.
In the above method, the present invention is characterized in that the silicon substrate is heated to 650 to 750 ° C. by a heater.
In the above method, the present invention is characterized in that the mixed gas is supplied at 150 to 200 sccm.
The present invention is characterized in that a carbon nanotube is produced by applying a composite cluster obtained using a metal-carbon composite cluster as a catalyst onto a silicon substrate, and using a plasma CVD method, a thermal CVD method, or a combination of both methods.
The present invention is characterized in that vertical alignment synthesis of spatially controlled carbon nanotubes is performed by controlling the spatial arrangement of the composite cluster application on the substrate.
The present invention relates to a carbon nanotube manufacturing apparatus in which a graphite rod in which metallic carbon powder and graphite cement are embedded in a vacuum vessel is disposed in a vacuum vessel, a mixed gas of helium / methane is supplied, and a carbon nanotube is produced by DC arc discharge. It is characterized in that it is manufactured.
The present invention is characterized in that, in the above apparatus, the metal is made of nickel, iron or cobalt.
The present invention is characterized in that a carbon nanotube manufacturing apparatus is provided with a plasma generator capable of performing a pulse modulation operation by using a pulse waveform microwave power source.

以下、本発明に係るカーボンナノチューブの製造方法及び装置について、図面を用いて、実施例について説明する。
先ず、クラスターの製造方法について説明する。
直流アーク発生装置においては、図１(a)示されるように、直径24cm、高さ20cmの円筒形真空容器４を用い、電極１に保持される、パウダー状のニッケルを触媒金属として埋め込んだ直径10mmのグラファイトロッド３間に電流密度50〜200 A/cm２を流し、圧力200Torrのヘリウム/メタン混合ガスを封じきり雰囲気中で放電させて、クラスターを作製した。
図１(b)に示されるように、グラファイトロッド３にパウダー状のニッケル、炭素及びグラファイトセメント２を埋め込んでいる。 Hereinafter, examples of the carbon nanotube manufacturing method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a cluster manufacturing method will be described.
In the DC arc generator, as shown in FIG. 1 (a), a cylindrical vacuum vessel 4 having a diameter of 24 cm and a height of 20 cm is used, and the diameter in which powdery nickel held in the electrode 1 is embedded as a catalyst metal. A current density of 50 to 200 A / cm 2 was passed between 10 mm graphite rods 3 and a helium / methane mixed gas having a pressure of 200 Torr was sealed and discharged in an atmosphere to form a cluster.
As shown in FIG. 1B, powdery nickel, carbon, and graphite cement 2 are embedded in the graphite rod 3.

図２は、クラスターのTEM像を示し、クラスター内の層間距離は、カーボンは、0.34 nm、ニッケルは、0.17 nmである。
次に回収したクラスターを真空蒸着装置でシリコン基板上に成膜し、次いでマイクロ波プラズマCVDを用いてCNT合成を行った。 FIG. 2 shows a TEM image of the cluster, and the interlayer distance in the cluster is 0.34 nm for carbon and 0.17 nm for nickel.
Next, the collected clusters were deposited on a silicon substrate with a vacuum deposition apparatus, and then CNT synthesis was performed using microwave plasma CVD.

図３は、この際使用したマイクロ波プラズマCVD装置によるCNT合成の説明図の概略を示す。
シリコン基板１１は、加熱ステージ１２の外部ヒーターにより、650〜750℃に加熱し、CNT合成を行った。プラズマ生成の放電条件は、マイクロ波入射パワー700W、反射パワーは40W以下、アルゴン、水素、メタン混合ガスをガス流量は100〜200sccmで用い、ガス圧力は10Torrである。CNT合成時間は10-20分で行った。
マイクロ波プラズマCVD装置において、加熱ステージ１２の上に基板が置かれており、上部のマイクロ波導波管１３からのマイクロ波が放射され、プラズマ１４が、生成される。１５は、スロットアンテナ、１６は、石英板であり、ガスは、取り入れ口１８から流入し、排気ポート１７から排気される。 FIG. 3 shows an outline of an explanatory diagram of CNT synthesis by the microwave plasma CVD apparatus used at this time.
The silicon substrate 11 was heated to 650 to 750 ° C. by an external heater of the heating stage 12 to perform CNT synthesis. The discharge conditions for plasma generation are a microwave incident power of 700 W, a reflected power of 40 W or less, a mixed gas of argon, hydrogen and methane at a gas flow rate of 100 to 200 sccm, and a gas pressure of 10 Torr. The CNT synthesis time was 10-20 minutes.
In a microwave plasma CVD apparatus, a substrate is placed on a heating stage 12, microwaves from an upper microwave waveguide 13 are emitted, and plasma 14 is generated. Reference numeral 15 denotes a slot antenna, and 16 denotes a quartz plate. Gas flows from the intake 18 and is exhausted from the exhaust port 17.

作製したCNTのFE-SEM画像について説明する。
図５は、触媒金属としてニッケル炭素複合クラスターをシリコン基板に真空蒸着した場合のCNT合成のFE-SEM写真を示している。この場合、窒素、メタン混合ガスは、150/25 sccm、ガス圧力は10Torr、基板温度は、660〜710 ℃であり、チューブ径は、10〜20nmである。一方、図４は、従来のニッケルパウダーを真空蒸着した後にマイクロ波プラズマCVDでCNT合成を行った時のSEM写真であり、チューブ径は、50〜100nmである。この場合、水素、メタン、アルゴン混合ガスは、100/20/50 sccm、ガス圧力は10Torrで、基板温度は、750℃である。
さらに図６及び図７は、本発明に係る実施例で、Ni-Cクラスターを用いたCTN合成例の表面構造を示す走査電子顕微鏡写真で、図６は、混合ガスとして、水素／メタン／アルゴン混合ガスを用いた場合であり、この場合、混合ガスは、100/20/50 sccmで、基板温度は、660〜710 ℃である。 The FE-SEM image of the produced CNT will be described.
FIG. 5 shows an FE-SEM photograph of CNT synthesis when a nickel-carbon composite cluster as a catalyst metal is vacuum-deposited on a silicon substrate. In this case, the mixed gas of nitrogen and methane is 150/25 sccm, the gas pressure is 10 Torr, the substrate temperature is 660 to 710 ° C., and the tube diameter is 10 to 20 nm. On the other hand, FIG. 4 is an SEM photograph when CNT synthesis is performed by microwave plasma CVD after vacuum deposition of conventional nickel powder, and the tube diameter is 50 to 100 nm. In this case, the mixed gas of hydrogen, methane, and argon is 100/20/50 sccm, the gas pressure is 10 Torr, and the substrate temperature is 750 ° C.
Further, FIG. 6 and FIG. 7 are scanning electron micrographs showing the surface structure of a CTN synthesis example using Ni—C clusters in Examples according to the present invention, and FIG. 6 shows hydrogen / methane / argon as a mixed gas. In this case, the mixed gas is 100/20/50 sccm, and the substrate temperature is 660 to 710 ° C.

図７は、窒素／メタン混合がスを用いた場合であり、この場合、混合ガスは、150/25sccmで、基板温度は、660〜710 ℃である。いずれもナノチューブの大きさは、直径は、10nm〜20nm程度であり、細線化したものが得られた。   FIG. 7 shows a case in which nitrogen / methane is mixed, and in this case, the mixed gas is 150/25 sccm, and the substrate temperature is 660 to 710 ° C. In all cases, the nanotubes had a diameter of about 10 nm to 20 nm, and thinned nanotubes were obtained.

上記実施例において、真空蒸着に代えて、複合クラスターを溶媒で溶解し、塗布、乾燥させても良い。
またプラズマ発生装置において、パルス波形マイクロ波電源の使用により、パルス変調動作できるようにすることができる。
さらに基板上にナノクラスター触媒を空間的に制御配置し、プラズマCVDにより垂直配向CNTの作製することもできる。 In the above embodiment, instead of vacuum deposition, the composite cluster may be dissolved in a solvent, applied, and dried.
In the plasma generator, a pulse modulation operation can be performed by using a pulse waveform microwave power source.
In addition, nanocluster catalysts can be spatially controlled on the substrate, and vertically aligned CNTs can be fabricated by plasma CVD.

（a）、（b） 本発明のカーボンナノチューブ製造方法に使用する装置の一例を概略的に示した構成図(A), (b) The block diagram which showed schematically an example of the apparatus used for the carbon nanotube manufacturing method of this invention 本発明に係る方法によって得られたNi-CクラスターのTEM像TEM image of Ni-C cluster obtained by the method of the present invention 本発明に係るマイクロ波プラズマCVD装置の概略に示した構成図Configuration diagram schematically showing a microwave plasma CVD apparatus according to the present invention 従来のNi蒸着によるCTNの表面構造を示す走査電子顕微鏡写真Scanning electron micrograph showing surface structure of CTN by conventional Ni deposition 本発明に係る実施例により得られたNi-Cクラスターを用いたCTNの表面構造を示す走査電子顕微鏡写真Scanning electron micrograph showing the surface structure of CTN using Ni-C clusters obtained by examples according to the present invention 本発明の実施例により得られたNi-Cクラスターを用いたCTN合成の表面構造を示す走査電子顕微鏡写真Scanning electron micrograph showing the surface structure of CTN synthesis using Ni-C clusters obtained in the examples of the present invention 本発明の実施例により得られたNi-Cクラスターを用いたCTN合成の表面構造を示す走査電子顕微鏡写真Scanning electron micrograph showing the surface structure of CTN synthesis using Ni-C clusters obtained in the examples of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

１ 電極
２ 触媒金属-炭素粉末を固めた部分
３ グラファイトロッド
４ 真空容器
１１ 基板
１２ 加熱ステージ
１３ マイクロ波導波管
１４ プラズマ
１５ スロットアンテナ
１６ 石英板
１７ 真空ポンプ用排気ポート
１８ ガス取り入れ口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode 2 Part which solidified catalytic metal-carbon powder 3 Graphite rod 4 Vacuum vessel 11 Substrate 12 Heating stage 13 Microwave waveguide 14 Plasma 15 Slot antenna 16 Quartz plate 17 Exhaust port 18 for vacuum pump Gas inlet

Claims (19)

金属炭素複合クラスターを用いて、ガス雰囲気中で、直流アーク放電により、カーボンナノチューブを製造することを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法。   A method for producing a carbon nanotube, comprising producing a carbon nanotube by direct current arc discharge in a gas atmosphere using a metal-carbon composite cluster. 前記ガスをヘリウム/メタン混合ガスとすることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブの製造方法。   The method for producing carbon nanotubes according to claim 1, wherein the gas is a helium / methane mixed gas. 前記金属炭素複合クラスターが、ニッケル、鉄或いはコバルトと炭素からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のカーボンナノチューブの製造方法。   The method for producing a carbon nanotube according to claim 1 or 2, wherein the metal-carbon composite cluster is composed of nickel, iron, cobalt, and carbon. 前記複合クラスターを触媒として、単層および多層カーボンナノチューブを製造することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノチューブの製造方法。   The method for producing carbon nanotubes according to claim 1 or 2, wherein single-walled and multi-walled carbon nanotubes are produced using the composite cluster as a catalyst. 金属炭素複合クラスターを用いて、ガス雰囲気中で、直流アーク放電により複合クラスターを製造し、得られた複合クラスターを回収し、該複合クラスターをシリコン基板に蒸着堆積させるとともにマイクロ波プラズマ中で、カーボンナノチューブを合成することを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法。   Using a metal-carbon composite cluster, a composite cluster is produced by direct-current arc discharge in a gas atmosphere, and the resulting composite cluster is recovered, deposited on a silicon substrate, and deposited in a microwave plasma. A method for producing a carbon nanotube, comprising synthesizing a nanotube. 前記金属炭素複合クラスターが、ニッケル、鉄或いはコバルトと炭素からなることを特徴とする請求項５に記載のカーボンナノチューブの製造方法。   The method for producing a carbon nanotube according to claim 5, wherein the metal-carbon composite cluster is made of nickel, iron, cobalt, and carbon. 金属炭素複合クラスターを用いて、ガス雰囲気中で、直流アーク放電により複合クラスターを製造し、得られた複合クラスターを回収し、該複合クラスターをシリコン基板に蒸着堆積させ、混合ガスを供給するとともにマイクロ波プラズマ中で、カーボンナノチューブを合成することを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法。   Using a metal-carbon composite cluster, a composite cluster is produced by direct-current arc discharge in a gas atmosphere, and the resulting composite cluster is collected, deposited on the silicon substrate, and a mixed gas is supplied and microcomposite is supplied. A method for producing carbon nanotubes, comprising synthesizing carbon nanotubes in wave plasma. 金属炭素複合クラスターを用いて、ガス雰囲気中で、直流アーク放電により、カーボンナノチューブを製造し、得られた複合クラスターを回収し、該複合クラスターをシリコン基板に塗布し、混合ガスを供給するとともにマイクロ波プラズマ中で、カーボンナノチューブを合成することを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法。   Using carbon-carbon composite clusters, carbon nanotubes are produced by direct-current arc discharge in a gas atmosphere, and the resulting composite clusters are collected, applied to a silicon substrate, mixed gas is supplied, and micro-tubes are supplied. A method for producing carbon nanotubes, comprising synthesizing carbon nanotubes in wave plasma. 前記混合ガスが、水素/アルゴン/メタン混合ガス或いは窒素/メタン混合ガスであることを特徴とする請求項７又は８に記載のカーボンナノチューブ製造方法。   The carbon nanotube production method according to claim 7 or 8, wherein the mixed gas is a hydrogen / argon / methane mixed gas or a nitrogen / methane mixed gas. 前記金属炭素複合クラスターが、ニッケル、鉄或いはコバルトと炭素からなることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のカーボンナノチューブの製造方法。   The method for producing a carbon nanotube according to claim 7 or 8, wherein the metal-carbon composite cluster is made of nickel, iron or cobalt and carbon. 金属炭素複合クラスターを触媒として得られた複合クラスターをシリコン基板上に真空蒸着し、プラズマCVD法又は熱CVD法或いは両者の方法を併用して、カーボンナノチューブを製造することを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法。   A composite cluster obtained by using a metal-carbon composite cluster as a catalyst is vacuum-deposited on a silicon substrate, and a carbon nanotube is produced using a plasma CVD method, a thermal CVD method, or a combination of both methods. Production method. 金属炭素複合クラスターを用いて、ガス雰囲気中で、直流アーク放電により複合クラスターを製造し、得られた複合クラスターを回収し、該複合クラスターをシリコン基板上に蒸着堆積させて、前記基板を加熱するとともにマイクロ波プラズマ中で、カーボンナノチューブを合成することを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法。   A composite cluster is produced by direct-current arc discharge in a gas atmosphere using a metal-carbon composite cluster, the obtained composite cluster is recovered, the composite cluster is deposited on a silicon substrate, and the substrate is heated. A method for producing carbon nanotubes comprising synthesizing carbon nanotubes in microwave plasma. 前記シリコン基板をヒーターにより、650〜750℃に加熱することを特徴とする請求項１２に記載のカーボンナノチューブ製造方法。   The method for producing carbon nanotubes according to claim 12, wherein the silicon substrate is heated to 650 to 750 ° C by a heater. 前記混合ガスを150〜200sccmで供給することを特徴とする請求項１２又は１３に記載のカーボンナノチューブ製造方法。   The method for producing carbon nanotubes according to claim 12 or 13, wherein the mixed gas is supplied at 150 to 200 sccm. 金属炭素複合クラスターを触媒として得られた複合クラスターをシリコン基板上に塗布し、プラズマCVD法又は熱CVD法或いは両者の方法を併用してカーボンナノチューブを製造することを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法。   A method for producing a carbon nanotube, comprising: applying a composite cluster obtained using a metal-carbon composite cluster as a catalyst on a silicon substrate, and producing a carbon nanotube by using a plasma CVD method, a thermal CVD method, or a combination of both methods. . 前記基板上への複合クラスター塗布の空間的配列を制御することにより、空間制御されたカーボンナノチューブの垂直配列合成をすることを特徴とするカーボンナノチューブの製造方法。   A method for producing carbon nanotubes, wherein the spatial alignment of carbon nanotubes is controlled by controlling the spatial arrangement of the composite clusters applied on the substrate. 真空容器内に金属炭素粉末とグラファイトセメンとを先端部に埋め込んだグラファイトロッドを配設し、ヘリウム/メタン混合ガスを供給し、直流アーク放電により、カーボンナノチューブを製造するようにしたことを特徴とするカーボンナノチューブの製造装置。   A graphite rod with metal carbon powder and graphite cement embedded in its tip is placed in a vacuum vessel, and a carbon nanotube is produced by DC arc discharge by supplying a helium / methane mixed gas. Carbon nanotube manufacturing equipment. 金属が、ニッケル、鉄或いはコバルトからなることを特徴とする請求項１７に記載のカーボンナノチューブ製造装置。   The carbon nanotube manufacturing apparatus according to claim 17, wherein the metal is made of nickel, iron, or cobalt. カーボンナノチューブの製造装置において、パルス波形マイクロ波電源の使用により、パルス変調動作できるようにしたプラズマ発生装置を設けたことを特徴とするカーボンナノチューブの製造装置。   An apparatus for producing carbon nanotubes, comprising a plasma generator capable of performing a pulse modulation operation by using a pulse waveform microwave power source.
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