JP4652679B2 - ナノメータスケールの構造物の作製方法 - Google Patents
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Description
(1)試料表面の所定の箇所に、集束エネルギービームを走査照射してエッチング加工を行って構造物(電極)表面を平に加工する。
(2)次にガス銃より有機ガス/有機金属ガスを噴出させ、エネルギービームのデポジション作用により、前記加工表面に密着性よく金属を堆積させ土台を形成する。この工程は場合によっては省略しても良い。
(3)次にビームの入射方向あるいはステージの傾きを調整して所定の位置と方向にカーボンあるいは金属ピラーを成長させる。
(4)前記ピラーにマニュアルマニピュレーションあるいはCVD成長により、このピラーをガイドとしてナノチューブの取り付け位置と方向制御を行なう。
(5)必要に応じイオンビームによる更なる有機金属の堆積あるいは、電子ビームによる炭素の堆積によりナノチューブを固定させる。
(6)必要に応じ低融点金属を接合部に塗布し、導電性の向上をはかる。
以上のようなプロセスによりナノチューブを位置・方向が制御された構造物に組み込んだり、ナノチューブを用いた位置と方向が規定された配線が可能になる。
(実施例1:CNTの配線)
CNTは、導電性も良好で伝導中の電子の散乱も少ないため、次世代素子の配線およびデバイスの素材として理想的である。しかし現在は、電極間に位置と方向を制御して導電性が良い状態でCNTを配線する方法が確立していない(非特許文献4参照)。
( 実施例2 : AFMのTipへのナノチューブの固定)
本発明の次なる実施例としてAFMのTipへナノチューブを固定する例を説明する。CNTに代表されるナノチューブは、AFMのTipとして1 )探針径が細い、2 )高アスペクト(長さ/直径)である。3 )耐久性が良好である。4 )化学的に安定である。5 )導電性が良好である。などの優れた特徴を有する。
<マニュアル組立>
図10は、前記成長したピラー23にナノチューブ15を取り付ける工程を示す図である。この工程は、成長したピラー23が付いたカンチレバー25をAFMに装着し、ナノチューブ15を複数本散布した基板よりナノチューブ15を吊り上げる。ピラー23がナノチューブ15に接近すると、ファンデルワールス力でピラー23にナノチューブ15が吸着される。
(実施例3:CVD成長によるCNT成長)
次に別法として、イオンビームでデポジションで成長したピラーに気相化学成長(CVD成長)でCNTを成長させる方法を説明する。CVD成長でAFMの探針にCNTを成長させる方法は、非特許文献3が提案しているが、CNTの成長する方向が定まらずAFMの探針として性能が不足した。
11 電極
12、22 基台
13、23 ピラー
13a、23a 堆積した有機金属
14、24 試料ステージ
15 ナノチューブ
16 AFMカンチレバー
17 低融点金属付きカンチレバー
18 低融点金属
19 電源
20 カンチレバーの探針
25 カンチレバー
26 蒸着/スパッターコートされた触媒
27 イオンビームデポジションされた触媒
50 イオンビーム走査方向 X
51 イオンビーム走査方向 XY
100 イオンビーム
101 噴射ガス
Claims (9)
- ナノチューブを所定の位置で所定の方向に配置し、ナノメータスケールの構造物を作製する方法において、
集束エネルギービームの照射による基板の所定箇所のエッチングによって当該位置を平坦化する第1 の工程と、
集束エネルギービームの照射による有機ガスの分解によって、該平坦化した位置に柱状構造物を形成する第2の工程と、
該柱状構造物の成長方向に沿って前記ナノチューブを取り付け固定する第3の工程と、からなることを特徴とするナノメータスケールの構造物の作製方法。 - 前記第1の工程と前記第2の工程の間において、前記平坦化した基板上の位置に、集束エネルギービームと有機ガスを用いて、前記柱状構造物の基台を堆積する請求項1に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
- 前記集束エネルギービームが集束イオンビームである請求項1又は2に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
- 前記集束エネルギービームが集束電子ビームである請求項1又は2に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
- 前記第2の工程における柱状の構造物は、前記集束エネルギービームを基板平面方向から斜め上方(下方)に、あるいは基板を傾けた状態で前記集束エネルギービームを基板平面方向に走査または繰り返し走査することにより導入された有機ガスを分解し残存物を堆積しながら、基板平面上方(下方)方向に成長するものである請求項1又は2に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
- 前記第2の工程の集束エネルギービームの照射を、前記柱状堆積物の堆積面に対して、垂直にあるいは一定の角度傾けて行うことにより、前記柱状堆積物の成長方向を前記堆積面に対して、垂直にあるいは一定の角度傾くようにした請求項1又は2に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
- 前記ナノメータスケールの構造物が、プローブ顕微鏡の探針である請求項1又は2に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
- 基板上の相対配置した2つの電極をナノチューブによって空中で配線するためのナノメータスケールの構造物の作製方法において、
前記ナノチューブの両端部を結線するための基板上の2つの電極表面上のそれぞれの所定位置に対して、集束エネルギービームの照射によるエッチングによって当該2箇所の所定位置を平坦化する第1の工程と、
集束エネルギービームの照射による有機ガスの分解によって、前記2箇所の平坦化した所定位置のそれぞれに柱状構造物を形成する第2の工程と、
該2つの柱状構造物を結線するようにナノチューブを配置して該それぞれの柱状構造物に取り付け固定する第3の工程と、
前記基板上の電極を温度制御しながら、前記ナノチューブと前記柱状構造物と前記基板電極の接合部に低融点金属を塗布することにより前記ナノチューブと前記2つの柱状構造物との導電性を得る第4の工程と、を含むことを特徴とするナノメータスケールの構造物の作製方法。 - 前記低融点金属の塗布方法として、前記低融点金属で覆われた探針を原子間力顕微鏡(AFM)に取り付け、接合部分に近接させ、接合部分と低融点金属で覆われた探針の間に電界を印加し、低融点金属を接合部に移動堆積させるものである請求項8に記載のナノメータスケールの構造物の作製方法。
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