JP5760710B2 - Method for producing nanostructure - Google Patents
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Description
本発明は、ナノ構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a nano structure.
近年、ナノメートル（ｎｍ）サイズの微細形状を有するナノ構造体は、従来の材料が有する特性を飛躍的に向上させた特性を備えていたり、従来の材料にはない特性を備えている。このため、ナノ構造体は、電磁波吸収材料、電池の電極材料、触媒材料、半導体材料、電子放出素子材料、光学材料、強度補強材料等の次世代の機能材料として期待されている。 In recent years, nanostructures having a nanometer (nm) size fine shape have characteristics that are dramatically improved over the characteristics of conventional materials, or characteristics that are not found in conventional materials. Therefore, nanostructures are expected as next-generation functional materials such as electromagnetic wave absorbing materials, battery electrode materials, catalyst materials, semiconductor materials, electron-emitting device materials, optical materials, and strength reinforcing materials.
上述したようなナノ構造体を製造する技術として、例えば、ブロックコポリマー（ブロック共重合体）の自己組織化機能を利用して、ナノメートルサイズの多孔を有するポリマーを製作し、このナノメートルサイズの多孔を有するポリマーをマスクとして利用してリソグラフィを遂行することで、ナノ構造体を製造する技術が開示されている（例えば、非特許文献１）。 As a technique for producing the nanostructure as described above, for example, a polymer having nanometer-size pores is manufactured using the self-assembly function of a block copolymer (block copolymer). A technique for producing a nanostructure by performing lithography using a porous polymer as a mask is disclosed (for example, Non-Patent Document 1).
しかし、非特許文献１のようなリソグラフィを利用した技術では、基板上にマスクを設置し、マスクを設置した状態で基板を溶解等して処理し、その後マスクを除去するといったように多数の工程を経る必要がある。また、リソグラフィを利用した技術では、マスクを作成するためや、リソグラフィを遂行するための装置に、膨大なコストがかかってしまっていた。 However, in the technique using lithography as in Non-Patent Document 1, a mask is placed on the substrate, the substrate is dissolved and processed in a state where the mask is placed, and then the mask is removed. It is necessary to go through. Further, in the technology using lithography, enormous costs have been incurred for creating a mask and an apparatus for performing lithography.
そこで、基板の表面に触媒を担持させておき、触媒を熱処理した後に、凸部および凹部からなる３次元構造パターンを形成して、凸部のみ選択的に触媒を残存させ、残存させた触媒上にカーボンナノチューブを成長させることで、基板上にカーボンナノチューブで構成されたナノ構造体を形成する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。 Therefore, the catalyst is supported on the surface of the substrate, and after heat-treating the catalyst, a three-dimensional structure pattern including convex portions and concave portions is formed so that only the convex portions remain, and the catalyst is left on the remaining catalyst. A technique for forming a nanostructure composed of carbon nanotubes on a substrate by growing carbon nanotubes on the substrate has been developed (for example, Patent Document 1).
上述したように特許文献１の技術では、基板に触媒を担持させ、この触媒上にカーボンナノチューブを成長させてナノ構造体を形成する。この際に利用される触媒は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）等である。しかし、このようなＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等は強磁性であるため、カーボンナノチューブで構成されたナノ構造体は、半導体材料として利用することができない。 As described above, in the technique of Patent Document 1, a catalyst is supported on a substrate, and carbon nanotubes are grown on the catalyst to form a nanostructure. The catalyst used at this time is iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), or the like. However, since such Fe, Ni, Co, and the like are ferromagnetic, a nanostructure composed of carbon nanotubes cannot be used as a semiconductor material.
また、カーボンナノチューブを基板上に成長させるためには、７５０〜８００℃といった高温に基板を加熱する必要がある。したがって、高い耐熱性を有する基板にしか、カーボンナノチューブを成膜することができない。すなわち、液晶等のガラス基板として利用されるアルカリガラスやソーダガラスといった、ガラス転移点が７００℃以下のガラス基板にカーボンナノチューブを成膜することはできない。 In order to grow carbon nanotubes on the substrate, it is necessary to heat the substrate to a high temperature of 750 to 800 ° C. Therefore, a carbon nanotube can be formed only on a substrate having high heat resistance. That is, carbon nanotubes cannot be formed on a glass substrate having a glass transition point of 700 ° C. or lower, such as alkali glass or soda glass used as a glass substrate for liquid crystals or the like.
そこで本発明は、このような課題に鑑み、触媒を利用せずともナノメートルサイズの構造を形成することが可能なナノ構造体の製造方法を提供することを目的としている。 The present invention aims at providing a method of manufacturing such a problem in view of the, even without using a catalyst capable of forming a structure of nanometer size nano structure.
上記課題を解決するために、本発明のナノ構造体の製造方法は、グラフェンシートの単層体または多層体であるカーボンナノウォールを、垂直方向に延伸するように第１基板の表面に複数成膜するＣＮＷ成膜工程と、複数のカーボンナノウォールの間に形成される空隙に充填材を充填する充填工程と、を含み、充填工程は、第１基板から第１基板を構成する物質を延出させることによって、第１基板を構成する物質を充填材として空隙に充填することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the nanostructure manufacturing method of the present invention includes a plurality of carbon nanowalls that are a single layer or a multilayer of graphene sheets formed on the surface of the first substrate so as to extend in the vertical direction. and CNW film forming step of film, a filling step of filling a filler into gaps formed between the plurality of carbon nano-wall, only including, the filling process, the material from the first substrate constituting the first substrate By extending, a material constituting the first substrate is filled into the gap as a filler .
上記充填工程は、カーボンナノウォールが成膜された第１基板を加熱して当該第１基板を溶融する加熱工程を施すことで、充填材として当該第１基板を構成する物質を延出させて空隙に充填してもよい。
上記加熱工程は、カーボンナノウォールが成膜された第１基板にレーザを照射することで、第１基板を加熱してもよい。
In the filling step, a substance constituting the first substrate is extended as a filler by heating the first substrate on which the carbon nanowalls are formed to melt the first substrate. The gap may be filled.
In the heating step, the first substrate may be heated by irradiating a laser on the first substrate on which the carbon nanowall is formed.
上記空隙に充填材を充填する充填工程に続いて、ドライエッチング処理を施すことで、第１基板から複数のカーボンナノウォールを除去する除去工程をさらに有してもよい。 Subsequent to the filling step of filling the voids with the filler, the method may further include a removal step of removing the plurality of carbon nanowalls from the first substrate by performing a dry etching process.
上記除去工程は、ドライエッチング処理として、第１基板に対して水素プラズマ処理を施してカーボンナノウォールを除去してもよい。 In the removing step, carbon nanowalls may be removed by performing hydrogen plasma treatment on the first substrate as dry etching treatment.
上記グラフェンシートの単層体または多層体であるカーボンナノウォールを、垂直方向に延伸するように第１基板の表面に複数成膜するＣＮＷ成膜工程を遂行する前に、第１基板の下部に、第１基板とは異なる物質で構成された第２基板を積層する基板生成工程を含み、第２基板の融点またはガラス転移点は、７００℃以下であってもよい。 Before performing a CNW film forming step of forming a plurality of carbon nanowalls, which are a single layer or a multilayer of the graphene sheet, on the surface of the first substrate so as to extend in the vertical direction, And a substrate generation step of stacking a second substrate made of a material different from the first substrate, and the melting point or glass transition point of the second substrate may be 700 ° C. or lower.
本発明によれば、ナノ構造体を構成する材質を工夫することで、触媒を利用せずともナノメートルサイズの構造を形成することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to form a nanometer-sized structure without using a catalyst by devising the material constituting the nanostructure.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
（第１の実施形態：ナノ構造体１００）
図１は、第１の実施形態にかかるナノ構造体１００の概略的な構造を説明するための説明図である。図１に示すように、ナノ構造体１００は、第１基板１１０ａと、第２基板１１０ｂと、ＣＮＷ層１２０と、充填材１３０とを含んで構成される。なお第１基板１１０ａと第２基板１１０ｂは、あわせて基板１１０を構成する。
(First Embodiment: Nanostructure 100)
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a schematic structure of a nanostructure 100 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the nanostructure 100 includes a first substrate 110a, a second substrate 110b, a CNW layer 120, and a filler 130. The first substrate 110a and the second substrate 110b together constitute the substrate 110.
第１基板１１０ａは、例えばシリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ジルコン（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）等の炭化物を形成しやすい元素を含んで構成される。ここでは、半導体材料として広く利用されているＳｉで構成された第１基板１１０ａを例に挙げて説明する。 The first substrate 110a includes an element that easily forms carbides such as silicon (Si), titanium (Ti), tantalum (Ta), zircon (Zr), and niobium (Nb). Here, the first substrate 110a made of Si, which is widely used as a semiconductor material, will be described as an example.
第２基板１１０ｂは、第１基板１１０ａの下部に積層され、融点またはガラス転移点が７００℃以下の物質（例えば、アルカリガラスやソーダガラス）で構成される。 The second substrate 110b is laminated below the first substrate 110a and is made of a material (for example, alkali glass or soda glass) having a melting point or glass transition point of 700 ° C. or lower.
ＣＮＷ層１２０は、第１基板１１０ａの上部表面に、グラフェンシートの単層体または多層体であるカーボンナノウォール（カーボンナノフレーク、カーボンナノフラワーと呼ぶ場合もある）が、垂直方向に延伸するように複数形成された層である。ＣＮＷ層１２０の高さは、例えば、０．０１μｍ〜１００μｍ程度である。 In the CNW layer 120, a carbon nanowall (also referred to as carbon nanoflakes or carbon nanoflowers) that is a single layer or a multilayer of graphene sheets extends vertically on the upper surface of the first substrate 110a. A plurality of layers are formed. The height of the CNW layer 120 is, for example, about 0.01 μm to 100 μm.
図２は、ＣＮＷ層１２０の概略的な構造を説明するための説明図である。カーボンナノウォールは、図２（ａ）に示すようなグラフェンシート（図２（ａ）中、炭素原子（Ｃ）を白丸で示す）が、図２（ｂ）に示すように、第１基板１１０ａの表面上に垂直状に成長したものである。ＣＮＷ層１２０が成膜される際には、第１基板１１０ａとＣＮＷ層１２０との界面には、グラファイト層もしくはアモルファスカーボン層が形成される。ここで、上述したように第１基板１１０ａは、炭化物を形成しやすい元素（ここでは、Ｓｉ）を含んで構成されるため、第１基板１１０ａとグラファイト層の界面において、グラファイト層が第１基板１１０ａの表面を構成するＳｉ中に溶出する事象、および、グラファイト層に第１基板１１０ａを構成するＳｉが熱拡散する事象、のいずれかの事象、または両方の事象が生じる。そして、カーボンナノウォールは、グラファイト層もしくはアモルファスカーボン層を介して、第１基板１１０ａの表面に垂直方向に延伸するように複数形成される。ここで、カーボンナノウォールの基板１１０と平行な方向（図１および図２（ｂ）中Ｘ軸方向）の厚みは、数ｎｍから数十ｎｍ程度であり、カーボンナノウォール間の図１および図２（ｂ）中Ｘ軸方向の距離も、数ｎｍから数十ｎｍ程度である。 FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a schematic structure of the CNW layer 120. The carbon nanowall is composed of a graphene sheet as shown in FIG. 2 (a) (in FIG. 2 (a), carbon atoms (C) are indicated by white circles), as shown in FIG. 2 (b), the first substrate 110a. It grows vertically on the surface of the film. When the CNW layer 120 is formed, a graphite layer or an amorphous carbon layer is formed at the interface between the first substrate 110a and the CNW layer 120. Here, as described above, since the first substrate 110a is configured to include an element (here, Si) that easily forms carbides, the graphite layer is the first substrate at the interface between the first substrate 110a and the graphite layer. Either an event that elutes in Si constituting the surface of 110a and an event in which Si that constitutes the first substrate 110a thermally diffuses into the graphite layer, or both events occur. A plurality of carbon nanowalls are formed so as to extend in a direction perpendicular to the surface of the first substrate 110a via a graphite layer or an amorphous carbon layer. Here, the thickness of the carbon nanowalls in the direction parallel to the substrate 110 (X-axis direction in FIGS. 1 and 2B) is about several nanometers to several tens of nanometers. The distance in the X-axis direction in 2 (b) is also about several nm to several tens of nm.
なお、カーボンナノウォールは自己組織化機能を有しているため、ナノメートルサイズの構造を組織化するための何らの処理を施さずとも、第１基板１１０ａの表面上に容易にＣＮＷ層１２０を成長させることができる。またカーボンナノウォールの成長過程において、何らの処理を施さずとも、複数のカーボンナノウォールの間に、ナノメートルサイズ（ナノメートルオーダー）の空隙１２０ａ（図１参照）が形成される。ここで、ナノメートルサイズとは数ｎｍから数十ｎｍ程度のことを示す。 Since the carbon nanowall has a self-organizing function, the CNW layer 120 can be easily formed on the surface of the first substrate 110a without performing any treatment for organizing a nanometer-sized structure. Can be grown. Further, in the process of growing the carbon nanowall, a nanometer-sized (nanometer order) void 120a (see FIG. 1) is formed between the plurality of carbon nanowalls without any treatment. Here, the nanometer size means about several nm to several tens of nm.
図１に戻って説明すると、充填材１３０は、空隙１２０ａに充填されるものである。充填材１３０については、後に詳述する。 Returning to FIG. 1, the filler 130 is filled in the gap 120a. The filler 130 will be described in detail later.
続いて、上述したようなナノ構造体１００の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the nanostructure 100 as described above will be described.
（ナノ構造体１００の製造方法）
図３は、第１の実施形態にかかるナノ構造体１００の製造方法の処理の流れを説明するためのフローチャートであり、図４は、第１の実施形態にかかるナノ構造体１００の製造方法の処理の流れを説明するための説明図である。図３に示すように、ナノ構造体１００の製造方法は、基板生成工程Ｓ２００と、ＣＮＷ成膜工程Ｓ２０２と、充填工程Ｓ２０４とを含む。以下、基板生成工程Ｓ２００と、ＣＮＷ成膜工程Ｓ２０２と充填工程Ｓ２０４について詳述する。
(Method for producing nanostructure 100)
FIG. 3 is a flowchart for explaining a processing flow of the manufacturing method of the nanostructure 100 according to the first embodiment. FIG. 4 is a flowchart of the manufacturing method of the nanostructure 100 according to the first embodiment. It is explanatory drawing for demonstrating the flow of a process. As shown in FIG. 3, the manufacturing method of the nanostructure 100 includes a substrate generation step S200, a CNW film formation step S202, and a filling step S204. Hereinafter, the substrate generation step S200, the CNW film formation step S202, and the filling step S204 will be described in detail.
（基板生成工程Ｓ２００）
基板生成工程Ｓ２００は、図４（ａ）に示すように、第１基板１１０ａとは異なる物質で構成された第２基板１１０ｂを積層する工程である。ここで、第２基板１１０ｂの融点またはガラス転移点は、７００℃以下である。
(Substrate generation process S200)
As shown in FIG. 4A, the substrate generation step S200 is a step of laminating the second substrate 110b made of a material different from the first substrate 110a. Here, the melting point or glass transition point of the second substrate 110b is 700 ° C. or lower.
（ＣＮＷ成膜工程Ｓ２０２）
ＣＮＷ成膜工程Ｓ２０２は、図４（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置等を利用して、下部に第２基板１１０ｂが積層された第１基板１１０ａの上部表面に、垂直方向に延伸するように複数カーボンナノウォールを成膜する工程、すなわちＣＮＷ層１２０を成膜する工程である。
(CNW film forming step S202)
As shown in FIG. 4B, the CNW film forming step S202 uses a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus or the like on the upper surface of the first substrate 110a in which the second substrate 110b is stacked on the lower surface. This is a step of forming a plurality of carbon nanowalls so as to extend in the vertical direction, that is, a step of forming a CNW layer 120.
上述したようにカーボンナノウォールは、自己組織化機能を有しているため、プラズマＣＶＤ装置で基板１１０にカーボンナノウォールを成膜するだけで、複数のカーボンナノウォールの間にナノメートルサイズの空隙１２０ａを形成しながら、カーボンナノウォールが基板１１０の表面に対して垂直方向（図４中Ｘ軸方向）に延伸するように成長する。 As described above, since the carbon nanowall has a self-organizing function, a nanometer-sized void is formed between the plurality of carbon nanowalls by simply forming the carbon nanowall on the substrate 110 with a plasma CVD apparatus. While forming 120a, the carbon nanowall grows so as to extend in a direction perpendicular to the surface of the substrate 110 (X-axis direction in FIG. 4).
また、カーボンナノウォールは、６００℃以下でも成長することができるため、第１基板１１０ａおよび第２基板１１０ｂが、融点またはガラス転移点が７００℃以下の物質で構成されたとしても、第２基板１１０ｂを破壊することなく基板１１０上にＣＮＷ層１２０を成膜することが可能となる。 In addition, since the carbon nanowall can be grown at 600 ° C. or lower, even if the first substrate 110a and the second substrate 110b are made of a material having a melting point or a glass transition point of 700 ° C. or lower, the second substrate The CNW layer 120 can be formed on the substrate 110 without destroying 110b.
（充填工程Ｓ２０４）
充填工程Ｓ２０４は、図４（ｃ）に示すように、複数のカーボンナノウォールの間に形成される空隙１２０ａに充填材を充填する工程である。例えば、充填工程Ｓ２０４は、第１基板１１０ａから第１基板１１０ａを構成する物質を延出させることによって、第１基板１１０ａを構成する物質を充填材として空隙１２０ａに充填する工程である。具体的に説明すると、ＣＮＷ成膜工程Ｓ２０２においてＣＮＷ層１２０（カーボンナノウォール）が成膜された第１基板１１０ａを加熱して第１基板１１０ａを溶融する加熱工程を施すことで、充填材として第１基板１１０ａを構成する物質を延出させて空隙１２０ａに充填する。加熱工程を施すと、第１基板１１０ａが溶融し、毛細管現象で空隙１２０ａに延出することになる。
(Filling step S204)
The filling step S204 is a step of filling the gap 120a formed between the plurality of carbon nanowalls with a filler, as shown in FIG. For example, the filling step S204 is a step of filling the gap 120a with the material constituting the first substrate 110a as a filler by extending the material constituting the first substrate 110a from the first substrate 110a. More specifically, as a filler, the first substrate 110a on which the CNW layer 120 (carbon nanowall) is formed in the CNW film forming step S202 is heated to melt the first substrate 110a. The material constituting the first substrate 110a is extended to fill the gap 120a. When the heating process is performed, the first substrate 110a is melted and extended to the gap 120a by a capillary phenomenon.
ここで、上述したように第１基板１１０ａが炭化物を形成しやすい元素を含んで構成されることで、充填工程Ｓ２０４において第１基板１１０ａの表面に、第１基板１１０ａを構成する元素の炭化物（ここでは、ＳｉＣ）が形成される。第１基板１１０ａを構成する元素の炭化物（ＳｉＣ）と第１基板１１０ａ（ここでは、Ｓｉ）とは、第１基板１１０ａ（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）との濡れ性と比較して、濡れ性がよいため、第１基板１１０ａを容易に空隙１２０ａに延出させる（空隙１２０ａを上昇させる）ことが可能となる。 Here, as described above, the first substrate 110a is configured to include an element that easily forms a carbide, so that in the filling step S204, the carbide of the element constituting the first substrate 110a (on the surface of the first substrate 110a ( Here, SiC) is formed. The carbide (SiC) of the element constituting the first substrate 110a and the first substrate 110a (here, Si) are more wettable than the wettability of the first substrate 110a (Si) and carbon (C). Therefore, it is possible to easily extend the first substrate 110a into the gap 120a (raise the gap 120a).
なお、上述した加熱工程は、第１基板１１０ａを溶融させて空隙１２０ａに延出できれば、どのような方法でもよいが、好ましくは、カーボンナノウォールが成膜された第１基板１１０ａにＣＷ（Continuous Wave）レーザを照射する方法（レーザアニール）であり、より好ましくは、カーボンナノウォールが成膜された第１基板１１０ａにパルスレーザを照射する方法（レーザアニール）である。ここで、レーザの波長は、１９３〜２２００ｎｍ（紫外線波長から近赤外線波長）が好ましい。また、レーザは、ＹＡＧレーザ、ＹＬＦレーザ、エキシマレーザ等様々なレーザを採用することができ、雰囲気は大気雰囲気である。 The heating process described above may be performed by any method as long as the first substrate 110a can be melted and extended into the gap 120a. Preferably, the first substrate 110a on which the carbon nanowalls are formed is formed on the first substrate 110a. Wave) is a method of irradiating a laser (laser annealing), more preferably, a method of irradiating a pulse laser to the first substrate 110a on which the carbon nanowall is formed (laser annealing). Here, the wavelength of the laser is preferably 193 to 2200 nm (from the ultraviolet wavelength to the near infrared wavelength). Various lasers such as a YAG laser, a YLF laser, and an excimer laser can be adopted as the laser, and the atmosphere is an air atmosphere.
ここで、加熱工程として、カーボンナノウォールが成膜された第１基板１１０ａにパルスレーザを照射する方法を採用する場合、パルスレーザを繰り返し、カーボンナノウォールが成膜された第１基板１１０ａに照射することで、第１基板１１０ａの溶融程度を制御することができ、充填材１３０の延出高さ等を制御することが可能となる。 Here, when the method of irradiating the first substrate 110a on which the carbon nanowall is formed as the heating process is applied, the pulse laser is repeatedly applied to irradiate the first substrate 110a on which the carbon nanowall is formed. As a result, the degree of melting of the first substrate 110a can be controlled, and the extension height and the like of the filler 130 can be controlled.
また、パルスレーザを照射する方法を採用すると、７００℃以下で第１基板１１０ａを溶融させることができる。したがって第２基板１１０ｂが、融点またはガラス転移点が７００℃以下の物質で構成されたとしても、第２基板１１０ｂを破壊することなく、空隙１２０ａに充填材１３０を充填することができる。 In addition, when a method of irradiating with a pulse laser is employed, the first substrate 110a can be melted at 700 ° C. or lower. Therefore, even if the second substrate 110b is made of a material having a melting point or a glass transition point of 700 ° C. or less, the gap 120a can be filled with the filler 130 without destroying the second substrate 110b.
以上説明したように、ナノ構造体１００の製造方法によれば、基板１１０にＣＮＷ層１２０を成膜するだけで、カーボンナノウォールの自己組織化機能を利用して、何らの処理を施さずとも、ナノメートルサイズの構造を形成することができる。また、カーボンナノウォールは、どのような材質の基板１１０であっても、触媒を要さずに、成長することができるので、不純物となりうる触媒を含有しないナノ構造体１００を製造することが可能となる。 As described above, according to the method for manufacturing the nanostructure 100, only the CNW layer 120 is formed on the substrate 110, and the self-organization function of the carbon nanowall is used and no processing is performed. Nanometer-sized structures can be formed. In addition, since the carbon nanowall can be grown without using a catalyst regardless of the substrate 110 of any material, it is possible to manufacture the nanostructure 100 that does not contain a catalyst that can be an impurity. It becomes.
また、ＣＮＷ層１２０における空隙１２０ａに充填材１３０を充填することで、炭素（カーボンナノウォール）と充填材１３０の複合材料的な物性を有することになるため、新規の機能材料を製造することができる。 In addition, by filling the gap 130a in the CNW layer 120 with the filler 130, the composite material of carbon (carbon nanowall) and the filler 130 has physical properties. Therefore, a new functional material can be manufactured. it can.
例えば、太陽電池に利用される従来のＳｉ基板を、ナノ構造体１００に変更することで、従来のＳｉ基板と比較して、より短い波長の光を吸収することができるようになる。また、ナノ構造体１００における充填材１３０（すなわち空隙１２０ａ）がナノメートルサイズであるため、太陽電池にナノ構造体１００を利用することで、充填材１３０において近接場が発生する。したがって、ナノ構造体１００を利用することで、太陽電池の光電力効果を飛躍的に向上させることが可能となる。 For example, by changing the conventional Si substrate used for the solar cell to the nanostructure 100, light having a shorter wavelength can be absorbed as compared with the conventional Si substrate. In addition, since the filler 130 (that is, the gap 120a) in the nanostructure 100 has a nanometer size, a near field is generated in the filler 130 by using the nanostructure 100 for a solar cell. Therefore, by using the nanostructure 100, the photovoltaic power effect of the solar cell can be dramatically improved.
また、例えば、ナノ構造体１００の製造方法を利用することで、キュリー温度の高い半導体を製造することもできる。図５は、所定の元素や所定の化合物におけるキュリー温度を説明するための説明図である。図５に示す所定の元素や所定の化合物には、予めマンガン（Ｍｎ）が２．５％／ａｔｏｍ含まれている。図５に示すように、半導体材料として広く利用されているＳｉは、キュリー温度が１６０Ｋ程度と低いが、炭素は５００Ｋ弱と高い。ここで、第１基板１１０ａを、２．５％程度の強磁性元素（例えば、Ｍｎ、Ｆｅ）を含むＳｉで構成すれば、ナノ構造体１００は、カーボンナノウォール間の空隙１２０ａに、充填材１３０として、強磁性元素を含むＳｉが充填された構造となる。したがって、このようなナノ構造体１００は、Ｓｉおよび炭素の複合体であるため、キュリー温度が室温（３００Ｋ程度）を超える、新規の磁性体の半導体材料を製造することが可能となる。 In addition, for example, a semiconductor having a high Curie temperature can be manufactured by using the manufacturing method of the nanostructure 100. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the Curie temperature of a predetermined element or a predetermined compound. The predetermined element and the predetermined compound shown in FIG. 5 contain 2.5% / atom of manganese (Mn) in advance. As shown in FIG. 5, Si widely used as a semiconductor material has a Curie temperature as low as about 160K, but carbon is as high as less than 500K. Here, if the first substrate 110a is made of Si containing about 2.5% of a ferromagnetic element (for example, Mn, Fe), the nanostructure 100 has a filler in the gap 120a between the carbon nanowalls. A structure 130 is filled with Si containing a ferromagnetic element. Therefore, since such a nanostructure 100 is a composite of Si and carbon, it is possible to manufacture a novel magnetic semiconductor material having a Curie temperature exceeding room temperature (about 300 K).
なお、この場合、第１基板１１０ａを製造する際に予めＳｉに強磁性元素をドーピングしておいてもよいし、第１基板１１０ａをＳｉのみで構成し、ＣＮＷ層１２０を成膜した後にイオン注入で強磁性元素をＳｉに注入してもよい。ただし、イオン注入でＣＮＷ層１２０の成膜後に強磁性元素をＳｉに注入する場合、結晶欠陥が生じる可能性があるため、再度レーザアニール処理を施して結晶性を向上させるとよい。 In this case, when manufacturing the first substrate 110a, a ferromagnetic element may be doped into Si in advance, or the first substrate 110a may be made of only Si, and the ion may be formed after the CNW layer 120 is formed. Ferromagnetic elements may be implanted into Si by implantation. However, when a ferromagnetic element is implanted into Si after the CNW layer 120 is formed by ion implantation, crystal defects may occur. Therefore, it is preferable to perform laser annealing again to improve crystallinity.
また、充填工程Ｓ２０４は、複数のカーボンナノウォールの上方から充填材１３０を埋設してもよい。こうすることでも、炭素（カーボンナノウォール）と充填材１３０の複合材料的な物性を有することになるため、新規の機能材料を製造することができる。 In the filling step S204, the filler 130 may be embedded from above the plurality of carbon nanowalls. Also by doing this, since it has the physical properties of a composite material of carbon (carbon nanowall) and filler 130, a new functional material can be manufactured.
例えば、充填材１３０として、ｐ型の有機半導体（ポリマ系半導体材料）をカーボンナノウォールの上方から埋設することで、積層型の有機薄膜太陽電池デバイスを製造することができる。従来の積層型の有機薄膜太陽電池デバイスは、ｎ型の電極材料としてフラーレンを採用していたが、ナノ構造体１００の充填材１３０をｐ型の有機半導体とすることで、カーボンナノウォールをｎ型の電極材料とすることができる。 For example, by embedding a p-type organic semiconductor (polymer-based semiconductor material) from above the carbon nanowall as the filler 130, a stacked organic thin film solar cell device can be manufactured. The conventional stacked organic thin-film solar cell device employs fullerene as an n-type electrode material. However, the carbon nanowalls can be made n by using the filler 130 of the nanostructure 100 as a p-type organic semiconductor. It can be a mold electrode material.
また、例えば、充填材１３０として、光触媒（例えば、酸化チタン（ＴｉＯ２））をカーボンナノウォールの上方から埋設することで、光触媒の触媒能を飛躍的に向上させることができる。具体的には、上述したように、ナノ構造体１００における充填材１３０（すなわち空隙１２０ａ）がナノメートルサイズであるため、ナノ構造体１００に光が照射されると、充填材１３０において近接場が発生する。したがって、充填材１３０として埋設された光触媒において近接場が発生するため、光触媒の触媒能を飛躍的に向上させることが可能となる。これにより、二酸化炭素（ＣＯ２）の分解効率を著しく上昇させることができる光触媒を製造することが可能となる。 Further, for example, by embedding a photocatalyst (for example, titanium oxide (TiO 2 )) from above the carbon nanowall as the filler 130, the catalytic ability of the photocatalyst can be dramatically improved. Specifically, as described above, since the filler 130 (that is, the gap 120a) in the nanostructure 100 has a nanometer size, when the nanostructure 100 is irradiated with light, a near field is generated in the filler 130. Occur. Therefore, a near field is generated in the photocatalyst embedded as the filler 130, so that the catalytic ability of the photocatalyst can be dramatically improved. This makes it possible to produce a photocatalyst that can significantly increase the decomposition efficiency of carbon dioxide (CO 2 ).
なお、充填工程Ｓ２０４において、複数のカーボンナノウォールの延伸方向の端部側から充填材１３０を埋設する場合、第１基板１１０ａとＣＮＷ層１２０との結合が弱いため、ＣＮＷ層１２０および充填材１３０を、第１基板１１０ａから容易に剥離することができる。 In addition, in the filling step S204, when the filler 130 is embedded from the end side in the extending direction of the plurality of carbon nanowalls, the CNW layer 120 and the filler 130 are weak because the bond between the first substrate 110a and the CNW layer 120 is weak. Can be easily peeled off from the first substrate 110a.
図６は、第１基板１１０ａとＣＮＷ層１２０との界面を説明するための説明図である。図６に示すように、ＣＮＷ成膜工程Ｓ２０２において、第１基板１１０ａにカーボンナノウォールが成膜される際に、まず、第１基板１１０ａの表面にグラファイトの層が第１基板１１０ａの表面と平行に形成される。そして、グラファイトの層からカーボンナノウォールが成長することになる。ここで、第１基板１１０ａとグラファイトとは、付着力が弱い。したがって、上方からＣＮＷ層１２０および充填材１３０をテープ等で貼付することで、ＣＮＷ層１２０および充填材１３０を、第１基板１１０ａから容易に剥離することができる。これによりテープ状のナノ構造体を得ることができ、他の基板に転写することが可能となる。 FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an interface between the first substrate 110 a and the CNW layer 120. As shown in FIG. 6, when carbon nanowalls are formed on the first substrate 110a in the CNW film forming step S202, first, a graphite layer is formed on the surface of the first substrate 110a. They are formed in parallel. Carbon nanowalls grow from the graphite layer. Here, the adhesion between the first substrate 110a and graphite is weak. Therefore, the CNW layer 120 and the filler 130 can be easily peeled from the first substrate 110a by applying the CNW layer 120 and the filler 130 with a tape or the like from above. As a result, a tape-like nanostructure can be obtained and transferred to another substrate.
（実施例）
基板１１０（実施例では、基板１１０は、第１基板１１０ａのみで構成した）としてＳｉを用い、シートプラズマＣＶＤ装置でＣＮＷ層１２０を成膜した。そして、波長５２７ｎｍのＹＬＦレーザを用いて、エネルギー密度を１３００ｍＪｃｍ−２とし、大気雰囲気で、ＣＮＷ層１２０が成膜された基板１１０にパルスレーザ照射（レーザアニール）を行い、ナノ構造体１００を得た。
(Example)
The CNW layer 120 was formed with a sheet plasma CVD apparatus using Si as the substrate 110 (in the example, the substrate 110 was constituted only by the first substrate 110a). Then, using a YLF laser having a wavelength of 527 nm, the energy density is set to 1300 mJcm −2, and the substrate 110 on which the CNW layer 120 is formed is subjected to pulsed laser irradiation (laser annealing) in the air atmosphere, thereby obtaining the nanostructure 100 It was.
図７は、シートプラズマＣＶＤ装置でＣＮＷ層１２０を成膜した基板１１０の電子顕微鏡写真を示す図である。図７を参照すると、基板１１０の表面に、カーボンナノウォールが垂直方向に延伸するように複数形成されたことが分かる。 FIG. 7 is a view showing an electron micrograph of the substrate 110 on which the CNW layer 120 is formed by a sheet plasma CVD apparatus. Referring to FIG. 7, it can be seen that a plurality of carbon nanowalls are formed on the surface of the substrate 110 so as to extend in the vertical direction.
図８、図９は、ナノ構造体１００の表面の電子顕微鏡写真を示す図であり、図１０は、ナノ構造体１００のラマン分光分析結果を示す図であり、図１１は、ナノ構造体１００を概略的に説明するための説明図である。なお、図８（ｂ）は図８（ａ）の拡大写真を示し、図９（ａ）は、図８（ａ）におけるＡで示す部分の拡大写真を、図９（ｂ）は、図８におけるＢで示す部分の拡大写真をそれぞれ示す。また、図１０（ａ）は、図８におけるＡの部分のラマン分光分析結果を、図１０（ｂ）は、図８におけるＢの部分のラマン分光分析結果をそれぞれ示す。 8 and 9 are diagrams showing electron micrographs of the surface of the nanostructure 100, FIG. 10 is a diagram showing the results of Raman spectroscopic analysis of the nanostructure 100, and FIG. It is explanatory drawing for demonstrating roughly. 8B shows an enlarged photograph of FIG. 8A, FIG. 9A shows an enlarged photograph of a portion indicated by A in FIG. 8A, and FIG. 9B shows FIG. The enlarged photograph of the part shown by B in each is shown. 10A shows the Raman spectroscopic analysis result of the portion A in FIG. 8, and FIG. 10B shows the Raman spectroscopic analysis result of the portion B in FIG.
図１０（ａ）を参照すると、部分Ａは、Ｓｉのピークが検出されておらず、炭素のピークのみが検出されていることが分かる。したがって、図８（ａ）、図９（ａ）に示す部分Ａは、レーザの照射が足りなかったと考えられ、基板１１０が十分に溶融せず、表面にＣＮＷ層１２０が存在すると考察される。 Referring to FIG. 10A, it can be seen that in part A, the Si peak is not detected, and only the carbon peak is detected. Accordingly, it is considered that the portion A shown in FIGS. 8A and 9A is considered to be insufficiently irradiated with the laser, and the substrate 110 is not sufficiently melted and the CNW layer 120 exists on the surface.
一方、図１０（ｂ）を参照すると、部分Ｂは、Ｓｉのピークと、炭素のピークとが検出されていることが分かる。したがって、図８（ａ）、（ｂ）、図９（ｂ）、に示す部分Ｂは、レーザの照射が適切であったと考えられ、基板１１０が溶融して、毛細管現象で空隙１２０ａに延出し、表面にＣＮＷ層１２０および充填材１３０（基板１１０）が存在すると考察される。なお、図８を参照すると、部分Ｃは、レーザの照射が過剰であったと考えられ、基板１１０が溶融して、毛細管現象で空隙１２０ａに延出してＣＮＷ層１２０を越流し、表面に充填材１３０（基板１１０）のみが存在すると考察される。 On the other hand, referring to FIG. 10B, it can be seen that in part B, a Si peak and a carbon peak are detected. Therefore, the portion B shown in FIGS. 8A, 8B, and 9B is considered to be suitable for laser irradiation, and the substrate 110 melts and extends into the gap 120a by capillary action. It is considered that the CNW layer 120 and the filler 130 (substrate 110) are present on the surface. Referring to FIG. 8, the portion C is considered to have been excessively irradiated with the laser, and the substrate 110 melts, extends into the gap 120a by capillary action, flows over the CNW layer 120, and fills the surface. Only 130 (substrate 110) is considered to be present.
そうすると、実施例で得られたナノ構造体１００は、図１１に示すように、レーザがあまり照射されず基板１１０が溶融しない部分Ａと、レーザが適切に照射され空隙１２０ａに充填材１３０が延出した部分Ｂと、レーザが照射されすぎＣＮＷ層１２０から充填材１３０が越流して表面が充填材１３０で覆われた部分Ｃとが存在すると考えられる。 Then, as shown in FIG. 11, the nanostructure 100 obtained in the example has a portion A where the laser 110 is not irradiated so much and the substrate 110 is not melted, and the filler 130 is extended to the gap 120a by appropriately irradiating the laser. It is considered that there is a portion B that has been exposed and a portion C in which the filler 130 has overflowed from the CNW layer 120 due to excessive laser irradiation and the surface is covered with the filler 130.
このように、レーザの照射程度（例えば、基板の搬送速度、すなわちレーザの照射時間）を制御することで、基板１１０の溶融程度を制御することができ、充填材１３０の延出高さを制御できることが分かった。 Thus, by controlling the degree of laser irradiation (for example, the conveyance speed of the substrate, that is, the laser irradiation time), the degree of melting of the substrate 110 can be controlled, and the extension height of the filler 130 is controlled. I understood that I could do it.
（第２の実施形態：ナノ構造体３００）
図１２は、第２の実施形態にかかるナノ構造体３００の概略的な構造を説明するための説明図である。図１２に示すように、ナノ構造体３００は、第１基板１１０ａと、第２基板１１０ｂと、ナノ網層３３０とを含んで構成される。なお第１基板１１０ａと第２基板１１０ｂは、あわせて基板１１０を構成する。なお、上述した第１の実施形態と実質的に機能が等しい構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment: Nanostructure 300)
FIG. 12 is an explanatory diagram for explaining a schematic structure of the nanostructure 300 according to the second embodiment. As shown in FIG. 12, the nanostructure 300 includes a first substrate 110 a, a second substrate 110 b, and a nano network layer 330. The first substrate 110a and the second substrate 110b together constitute the substrate 110. In addition, about the structure which is substantially the same function as 1st Embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
ナノ網層３３０は、第１基板１１０ａを構成する物質が基板１１０の表面に所定の間隔を維持しながら延出したものであり、延出した第１基板１１０ａを構成する物質の基板１１０と平行な方向（図１２中Ｘ軸方向）の厚みＬ、および、所定の間隔Ｍは、ナノメートルサイズである。 The nano network layer 330 is formed by extending a material constituting the first substrate 110a while maintaining a predetermined distance on the surface of the substrate 110, and is parallel to the substrate 110 of the material constituting the extended first substrate 110a. The thickness L in a predetermined direction (X-axis direction in FIG. 12) and the predetermined interval M are nanometer sizes.
ナノ構造体３００においても、ナノ網層３３０を構成する、第１基板１１０ａを構成する物質が延出したものは、ナノメートルサイズであるため、ナノ網層３３０において近接場は発生する。したがって、太陽電池デバイスとしてナノ構造体３００を利用すれば、光電力効果を飛躍的に向上させることができる。 Also in the nanostructure 300, the material constituting the first substrate 110 a that constitutes the nanonetwork layer 330 is a nanometer size, and thus a near field is generated in the nanonetwork layer 330. Therefore, if the nanostructure 300 is used as a solar cell device, the photovoltaic effect can be dramatically improved.
続いて、上述したようなナノ構造体３００の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the nanostructure 300 as described above will be described.
（ナノ構造体３００の製造方法）
図１３は、第２の実施形態にかかるナノ構造体３００の製造方法の処理の流れを説明するためのフローチャートであり、図１４は、第２の実施形態にかかるナノ構造体３００の製造方法の処理の流れを説明するための説明図である。図１３に示すように、ナノ構造体３００の製造方法は、基板生成工程Ｓ２００と、ＣＮＷ成膜工程Ｓ２０２と、充填工程Ｓ２０４と、除去工程Ｓ４０６とを含む。基板生成工程Ｓ２００、ＣＮＷ成膜工程Ｓ２０２、および、充填工程Ｓ２０４は、上述した第１の実施形態と実質的に等しいので、説明を省略し、本実施形態の特徴である除去工程Ｓ４０６について詳述する。
(Manufacturing method of nanostructure 300)
FIG. 13 is a flowchart for explaining a processing flow of the method for manufacturing the nanostructure 300 according to the second embodiment. FIG. 14 is a flowchart of the method for manufacturing the nanostructure 300 according to the second embodiment. It is explanatory drawing for demonstrating the flow of a process. As shown in FIG. 13, the method for manufacturing the nanostructure 300 includes a substrate generation step S200, a CNW film formation step S202, a filling step S204, and a removal step S406. Since the substrate generation step S200, the CNW film formation step S202, and the filling step S204 are substantially the same as those in the first embodiment described above, a description thereof will be omitted, and the removal step S406 that is a feature of this embodiment will be described in detail. To do.
（除去工程Ｓ４０６）
除去工程Ｓ４０６は、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、ドライエッチング処理を施すことで、充填工程Ｓ２０４で製造されたナノ構造体１００の第１基板１１０ａから複数のカーボンナノウォールを除去する工程である。例えば、ドライエッチング処理として、第１基板１１０ａに対して水素プラズマ処理を施してカーボンナノウォールを除去する。そうすると、図１３および図１４（ｂ）に示すように充填工程Ｓ２０４で第１基板１１０ａから延出した充填材１３０のみが第１基板１１０ａ上に残存することになる。この残存した充填材１３０がナノ網層３３０である。
(Removal step S406)
In the removal step S406, as shown in FIGS. 14A and 14B, a plurality of carbon nanowalls are removed from the first substrate 110a of the nanostructure 100 manufactured in the filling step S204 by performing a dry etching process. It is a process of removing. For example, as a dry etching process, the first substrate 110a is subjected to a hydrogen plasma process to remove carbon nanowalls. Then, as shown in FIGS. 13 and 14B, only the filler 130 extending from the first substrate 110a in the filling step S204 remains on the first substrate 110a. The remaining filler 130 is the nano network layer 330.
なおＣＮＷ成膜工程Ｓ２０２において、ＣＮＷ層１２０を成膜することで、カーボンナノウォール間の空隙１２０ａはナノメートルサイズになるため、空隙１２０ａに充填される充填材１３０の、基板１１０と平行な方向の厚みＬもナノメートルサイズである。また、カーボンナノウォール自体の基板１１０と平行な方向の厚みもナノメートルサイズであるため、除去工程Ｓ４０６において、カーボンナノウォールが除去されると、充填材１３０間の長さＭもナノメートルサイズである。 In the CNW film forming step S202, the CNW layer 120 is formed, so that the gap 120a between the carbon nanowalls has a nanometer size. Therefore, the filler 130 filled in the gap 120a is parallel to the substrate 110. The thickness L is also a nanometer size. Further, since the thickness of the carbon nanowall itself in the direction parallel to the substrate 110 is also nanometer size, when the carbon nanowall is removed in the removal step S406, the length M between the fillers 130 is also nanometer size. is there.
したがって、除去工程Ｓ４０６を経ることにより、ナノ網層３３０を備えるナノ構造体３００を製造することが可能となる。 Therefore, the nanostructure 300 including the nanonetwork layer 330 can be manufactured through the removal step S406.
以上説明したように、本実施形態にかかるナノ構造体３００の製造方法によれば、基板１１０に成膜したＣＮＷ層１２０を除去することで、基板１１０を構成する物質のみでナノメートルサイズの構造を形成することができる。 As described above, according to the manufacturing method of the nanostructure 300 according to the present embodiment, the CNW layer 120 formed on the substrate 110 is removed, so that the structure of the nanometer size is formed only by the material constituting the substrate 110. Can be formed.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
例えば、上述した実施形態では、基板１１０にＣＮＷ層１２０を成膜した後に充填材１３０を充填しているナノ構造体１００、３００を例に挙げて説明したが、基板１１０にＣＮＷ層１２０を成膜しただけでも、ＣＮＷ層１２０において近接場が発生するため、新規の機能材料として利用することができる。例えば、太陽電池の光電力効果を飛躍的に向上させることが可能となる。 For example, in the above-described embodiment, the nanostructures 100 and 300 in which the filler 130 is filled after the CNW layer 120 is formed on the substrate 110 have been described as an example. However, the CNW layer 120 is formed on the substrate 110. Even if only a film is formed, a near field is generated in the CNW layer 120, so that it can be used as a new functional material. For example, the photovoltaic power effect of the solar cell can be dramatically improved.
また、基板１１０にＣＮＷ層１２０を成膜したものに電力を供給することで、ＣＮＷ層１２０の先端から電子線を放出させることができる。具体的に説明すると、ＣＮＷ層１２０の先端部分はナノメートルサイズの構造体であるため、ＣＮＷ層１２０に電力を供給すると、電界強度が著しく向上する。これにより、ＣＮＷ層１２０の先端から電子線を放出させることができる。したがって、ＣＮＷ層１２０に二酸化炭素を取り込ませて、電力を供給すると、放出される電子線によって二酸化炭素を分解することができる。また、空隙１２０ａもナノメートルサイズであるため、表面積を著しく広くすることができ、二酸化炭素の取り込み量（吸着量）を大幅に増加させることが可能となる。 Further, by supplying power to the substrate 110 on which the CNW layer 120 is formed, an electron beam can be emitted from the tip of the CNW layer 120. Specifically, since the tip portion of the CNW layer 120 is a nanometer-sized structure, when electric power is supplied to the CNW layer 120, the electric field strength is significantly improved. Thereby, an electron beam can be emitted from the tip of the CNW layer 120. Therefore, when carbon dioxide is taken into the CNW layer 120 and electric power is supplied, the carbon dioxide can be decomposed by the emitted electron beam. Further, since the gap 120a is also nanometer size, the surface area can be remarkably increased, and the amount of carbon dioxide taken up (adsorption amount) can be greatly increased.
さらに、上述した実施形態では、第１基板１１０ａを構成する物質として、炭化物を生成しやすい物質を例に挙げて説明したが、これに限定されず、どのような物質であっても適切にＣＮＷ層１２０を成膜することができる。また、上述した実施形態では、基板１１０が２層（第１基板１１０ａと、第２基板１１０ｂ）で構成される場合を例に挙げて説明したが、１層であっても、３層以上であってもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the material that forms the first substrate 110a has been described as an example of a material that easily generates carbides. However, the present invention is not limited to this, and any material can be appropriately used as a CNW. Layer 120 can be deposited. Further, in the above-described embodiment, the case where the substrate 110 is configured by two layers (the first substrate 110a and the second substrate 110b) has been described as an example. There may be.
本発明は、ナノ構造体の製造方法に利用することができる。
The present invention can be utilized in the method of manufacturing a nano structure.
Ｓ２００ …基板生成工程
Ｓ２０２ …ＣＮＷ成膜工程
Ｓ２０４ …充填工程
Ｓ４０６ …除去工程
１００、３００ …ナノ構造体
１１０ …基板
１１０ａ …第１基板
１１０ｂ …第２基板
１２０ …ＣＮＷ層
１２０ａ …空隙
１３０ …充填材
３３０ …ナノ網層
S200 ... Substrate generation step S202 ... CNW film formation step S204 ... Filling step S406 ... Removal step 100, 300 ... Nanostructure 110 ... Substrate 110a ... First substrate 110b ... Second substrate 120 ... CNW layer 120a ... Void 130 ... Filler 330… Nano network layer
Claims (6)
複数の前記カーボンナノウォールの間に形成される空隙に充填材を充填する充填工程と、
を含み、
前記充填工程は、
前記第１基板から該第１基板を構成する物質を延出させることによって、前記第１基板を構成する物質を充填材として前記空隙に充填することを特徴とするナノ構造体の製造方法。 CNW film forming step of forming a plurality of carbon nanowalls that are a single layer or a multilayer of graphene sheets on the surface of the first substrate so as to extend in the vertical direction;
A filling step of filling a void in a gap formed between the plurality of carbon nanowalls;
Only including,
The filling step includes
A method for producing a nanostructure , comprising: extending a substance constituting the first substrate from the first substrate to fill the void with the substance constituting the first substrate as a filler .
前記カーボンナノウォールが成膜された第１基板を加熱して当該第１基板を溶融する加熱工程を施すことで、前記充填材として当該第１基板を構成する物質を延出させて前記空隙に充填することを特徴とする請求項１に記載のナノ構造体の製造方法。 The filling step includes
By applying a heating process of heating the first substrate on which the carbon nanowalls are formed to melt the first substrate, a substance constituting the first substrate is extended as the filler to the gap. The method for producing a nanostructure according to claim 1 , wherein the nanostructure is filled.
ドライエッチング処理を施すことで、前記第１基板から前記複数のカーボンナノウォールを除去する除去工程をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のナノ構造体の製造方法。 Following the filling step of filling the voids with a filler,
The nanostructure manufacturing method according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a removing step of removing the plurality of carbon nanowalls from the first substrate by performing a dry etching process. Method.
前記第１基板の下部に、該第１基板とは異なる物質で構成された第２基板を積層する基板生成工程を含み、
前記第２基板の融点またはガラス転移点は、７００℃以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のナノ構造体の製造方法。 Before performing a CNW film forming step of forming a plurality of carbon nanowalls that are a single layer or a multilayer of graphene sheets on the surface of the first substrate so as to extend in the vertical direction,
A substrate generating step of laminating a second substrate made of a material different from the first substrate under the first substrate;
The melting point or glass transition point of the second substrate, the manufacturing method of the nano structure according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at 700 ° C. or less.
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