JP5610298B2 - カーボンナノチューブ成長用基板、その製造方法及び配向カーボンナノチューブの製造方法 - Google Patents
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Description
本実施例では、まず、シリコンからなる基材2上にスパッタ法によりAlを5nmの厚さに蒸着した後、大気暴露することにより、酸化アルミニウムからなる反応防止層3を形成した。次に、反応防止層3上にスパッタ法によりFeを0.5nmの厚さに蒸着し、Feからなる触媒材料層4を形成した。次に、触媒材料層4上にスパッタ法によりAlを1.0nmの厚さに蒸着した後、大気暴露することにより、酸化アルミニウムからなる分散層5を形成した。次に、分散層5上にスパッタ法によりTiを0.3nmの厚さに蒸着した後、大気暴露することにより、酸化チタンからなる分散促進層6を形成した。この結果、図1に示す構成を備えるカーボンナノチューブ成長用基板1を得た。
本実施例では、Feからなる触媒材料層4の厚さを0.6nmとした以外は、実施例1と全く同一にして図1に示す構成を備えるカーボンナノチューブ成長用基板1を得た。
本実施例では、Feからなる触媒材料層4の厚さを0.75nmとした以外は、実施例1と全く同一にして図1に示す構成を備えるカーボンナノチューブ成長用基板1を得た。
本比較例では、酸化チタンからなる分散促進層6を形成しなかった以外は、実施例1と全く同一にしてカーボンナノチューブ成長用基板を得た。
本比較例では、酸化チタンからなる分散促進層6を形成しなかった以外は、実施例2と全く同一にしてカーボンナノチューブ成長用基板を得た。
本比較例では、酸化チタンからなる分散促進層6を形成しなかった以外は、実施例3と全く同一にしてカーボンナノチューブ成長用基板を得た。
本実施例では、Feからなる触媒材料層4の厚さを0.25nmとし、酸化アルミニウムからなる分散層5の厚さを0.5nmとし、酸化チタンからなる分散促進層6の厚さを0.6nmとした以外は、実施例1と全く同一にして図1に示す構成を備えるカーボンナノチューブ成長用基板1を得た。
本実施例では、Feからなる触媒材料層4の厚さを0.25nmとし、酸化アルミニウムからなる分散層5の厚さを0.5nmとし、酸化チタンからなる分散促進層6の厚さを1.0nmとした以外は、実施例1と全く同一にして図1に示す構成を備えるカーボンナノチューブ成長用基板1を得た。
本実施例では、Feからなる触媒材料層4の厚さを0.25nmとし、酸化アルミニウムからなる分散層5の厚さを0.5nmとし、酸化チタンからなる分散促進層6の厚さを1.5nmとした以外は、実施例1と全く同一にして図1に示す構成を備えるカーボンナノチューブ成長用基板1を得た。
本実施例では、触媒材料層4を0.4nmの厚さのFeと0.1nmの厚さのNiとにより形成し、酸化チタンからなる分散促進層6の厚さを0.75nmとし、合成時のカーボンナノチューブ成長用基板1とプラズマ発生領域17との距離を62.5mmとした以外は、実施例1と全く同一にして図1に示す構成を備えるカーボンナノチューブ成長用基板1を得た。
本実施例では、実施例7で得られたカーボンナノチューブ成長用基板1を用い、メタン7.5sccmと水素42.5sccmとを原料ガスとしてチャンバー12内に流通すると共に、カーボンナノチューブ成長用基板1を690℃に加熱した以外は、実施例1と全く同一にして配向カーボンナノチューブを得た。
本実施例では、実施例7で得られたカーボンナノチューブ成長用基板1を用い、メタン10sccmと水素40sccmとを原料ガスとしてチャンバー12内に流通すると共に、カーボンナノチューブ成長用基板1を690℃に加熱した以外は、実施例1と全く同一にして配向カーボンナノチューブを得た。
本比較例では、酸化チタンからなる分散促進層6を形成しなかった以外は、実施例7と全く同一にしてカーボンナノチューブ成長用基板を得た。
本比較例では、比較例4で得られたカーボンナノチューブ成長用基板を用いた以外は、実施例8と全く同一にして配向カーボンナノチューブを得た。
本比較例では、比較例4で得られたカーボンナノチューブ成長用基板を用いた以外は、実施例9と全く同一にして配向カーボンナノチューブを得た。
本実施例では、触媒材料層4を0.4nmの厚さのFeと0.1nmの厚さのNiとにより形成し、酸化チタンからなる分散促進層6の厚さを0.5nmとした以外は、実施例1と全く同一にして図1に示す構成を備えるカーボンナノチューブ成長用基板1を得た。
本実施例では、触媒材料層4を0.5nmの厚さのFeと0.1nmの厚さのCoとにより形成し、酸化チタンからなる分散促進層6の厚さを0.5nmとした以外は、実施例1と全く同一にして図1に示す構成を備えるカーボンナノチューブ成長用基板1を得た。
本実施例では、反応防止層3を5nmの厚さのAlとし、触媒材料層4を0.1nmの厚さのFeとし、分散層5を0.1nmの厚さのAlとし、分散促進層6を0.1nmの厚さの酸化チタンとした以外は、実施例1と全く同一にして図1に示す構成を備えるカーボンナノチューブ成長用基板1を得た。
本比較例では、反応防止層3を5nmの厚さの酸化アルミニウムとし、触媒材料層4を0.2nmの厚さのFeとし、分散層5を0.5nmの厚さの酸化アルミニウムとし、分散促進層6を形成しなかった以外は、実施例1と全く同一にしてカーボンナノチューブ成長用基板を得た。
本実施例では、実施例2で得られたカーボンナノチューブ成長用基板1を用いた以外は、実施例1と全く同一にして配向カーボンナノチューブを得た。
本比較例では、分散促進層6を形成しなかった以外は、実施例2と全く同一にしてカーボンナノチューブ成長用基板を得た。
Claims (8)
- アンテナ型プラズマCVDを用いて配向カーボンナノチューブを製造するために用いられるカーボンナノチューブ成長用基板であって、
基材と、該基材上に形成され該基材と触媒材料との反応を防止する反応防止層と、該反応防止層上に形成された触媒材料層と、該触媒材料層上に形成され該触媒材料層に含まれる触媒材料を分散させる分散層と、該分散層上に形成され該分散層による前記触媒材料層に含まれる触媒材料を分散させる作用を増大させる分散促進層とを備え、該分散促進層はTi又はその酸化物からなることを特徴とするカーボンナノチューブ成長用基板。 - 請求項1記載のカーボンナノチューブ成長用基板において、前記反応防止層はAl、Si、Mg、Tiからなる群から選択される少なくとも1種の金属の酸化物又は窒化物からなることを特徴とするカーボンナノチューブ成長用基板。
- 請求項1又は請求項2記載のカーボンナノチューブ成長用基板において、前記触媒材料層は、Fe、Ni、Coからなる群から選択される1種以上の金属の混合物、合金又は酸化物からなることを特徴とするカーボンナノチューブ成長用基板。
- 請求項1又は請求項2記載のカーボンナノチューブ成長用基板において、前記触媒材料層は、Fe、Ni、Coからなる群から選択される1種以上の金属と、Pt、Ru、Pb、Mo、Mn、Cuからなる群から選択される1種以上の金属との混合物、合金又は酸化物からなることを特徴とするカーボンナノチューブ成長用基板。
- 請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のカーボンナノチューブ成長用基板において、前記分散層はAl、Si、Mgからなる群から選択される少なくとも1種の金属の酸化物からなることを特徴とするカーボンナノチューブ成長用基板。
- 請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載のカーボンナノチューブ成長用基板において、前記触媒材料層は1nm未満の厚さを備え、前記分散促進層は該触媒材料層の4倍未満の厚さを備えることを特徴とするカーボンナノチューブ成長用基板。
- アンテナ型プラズマCVDを用いて配向カーボンナノチューブを製造するために用いられるカーボンナノチューブ成長用基板の製造方法であって、
基材上に該基材と触媒材料との反応を防止する反応防止層を形成する工程と、
該反応防止層上に触媒材料層を形成する工程と、
該触媒材料層上に該触媒材料層に含まれる触媒材料を分散させる分散層を形成する工程と、
該分散層上に該分散層による該触媒材料層に含まれる触媒材料を分散させる作用を増大させる分散促進層を形成する工程とを備えることを特徴とするカーボンナノチューブ成長用基板の製造方法。 - 先端がマイクロ波の定在波の腹(1/4波長)に一致するように正確に制御されたアンテナを有するアンテナ型プラズマCVDを用いる配向カーボンナノチューブの製造方法であって、
カーボンナノチューブの原料となる気体の流通下、所定の圧力に減圧された処理室にプラズマを発生させ、
基材と、該基材上に形成され該基材と触媒材料との反応を防止する反応防止層と、該反応防止層上に形成された触媒材料層と、該触媒材料層上に形成され該触媒材料層に含まれる触媒材料を分散させる分散層と、該分散層上に形成され該分散層による該触媒材料層に含まれる触媒材料を分散させる作用を増大させる分散促進層とを備える基板を、
該プラズマの発生領域に対し、該領域で発生したラジカルに副生するイオンの攻撃を避け得る距離であり、該ラジカルがラジカル状態を維持して到達し得る距離を存して保持することを特徴とする配向カーボンナノチューブの製造方法。
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