JP6041775B2 - カーボンナノチューブ成長用基板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明のカーボンナノチューブ成長用基板において、前記触媒金属は、前記第1の金属がFeからなり、前記第2の金属がPtからなり、前記第3の金属がAuからなり、前記基板を構成する基板材料は、MgOからなる。これらの材料を用いることにより、前記触媒金属は、金属性CNTを成長可能な特定の面方位を有する結晶面として(111)面を有する結晶構造を備えることができる。
また、前記カーボンナノチューブ成長用基板は、Fe:Pt:Auの原子数比が40〜58:30〜55:2〜40の範囲であることにより、前記触媒金属は、前記(111)面を安定して備える結晶構造からなる正四角錐形状の粒子を形成することができる。前記Fe:Pt:Auの原子数比が40〜58:30〜55:2〜40の範囲でない場合には、前記触媒金属は、前記(111)面に加えて他の結晶面も有する結晶構造を備える。このような結晶構造を備えるカーボンナノチューブ成長用基板は、金属性CNTを効率よく成長させることができない。
本実施例では、まず、高真空マグネトロンスパッタ装置を用い、720℃の温度で、MgO単結晶からなる基板2の(100)面上に、第1の金属としてのFeと第2の金属としてのPtとからなるFePt合金をスパッタリングし、厚さ1nmの第1の被膜を形成した。
本実施例では、FePt合金(1nm)のスパッタリングとAu(0.1nm)のスパッタリングと1回ずつ行い、さらにFePt合金のスパッタリングを行うことにより触媒金属3を配設した以外は、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1を形成した。
本比較例では、FePt合金のみをスパッタリングすることにより触媒金属3を配設した以外は、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1を形成した。
本参考例では、第2の被膜の膜厚を1nmとした以外は実施例2と全く同一にして、カーボンナノチューブ成長用基板1を形成した。
本参考例では、第2の被膜の膜厚を0.5nmとした以外は実施例2と全く同一にして、カーボンナノチューブ成長用基板1を形成した。
Claims (5)
- 基板と、該基板上に配設されてカーボンナノチューブを成長させる触媒金属とを備えるカーボンナノチューブ成長用基板であって、
該基板を構成する基板材料はMgOからなり、該触媒金属は、遷移金属からなる第1の金属としてのFeと、貴金属からなる第2の金属としてのPtとの合金と、該合金の粒界面に固溶するか、或いは該合金中に固溶し、該合金の結晶面を安定化させる第3の金属としてのAuとからなり、
Fe:Pt:Auの原子数比は、40〜58:30〜55:2〜40の範囲であ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、
前記基板は、前記触媒金属を結晶成長可能な結晶面を備える単結晶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、
前記触媒金属は、3〜15nmの範囲の最大粒子長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。 - 基板と、該基板上に配設されてカーボンナノチューブを成長させる触媒金属とを備え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、
スパッタリングにより、MgOからなる基板材料により構成される該基板上に、遷移金属からなる第1の金属としてのFeと、貴金属からなる第2の金属としてのPtとの合金からなる第1の被膜を形成する工程と、
スパッタリングにより、第1の被膜上に、該合金の結晶面を安定化させる第3の金属としてのAuからなる第2の被膜を形成する工程とにより、
該第3の金属が該合金の粒界面に固溶するか或いは該合金中に固溶しており、Fe:Pt:Auの原子数比は、40〜58:30〜55:2〜40の範囲である触媒金属を、該基板上に形成す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。 - 請求項4記載のカーボンナノチューブ成長用基板の製造方法において、
前記第1の被膜を形成する工程と、前記第2の被膜を形成する工程とを順に2回以上繰り返して行う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。
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