JPH08315633A - 微細な導体の製造方法 - Google Patents

微細な導体の製造方法

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JPH08315633A
JPH08315633A JP7139989A JP13998995A JPH08315633A JP H08315633 A JPH08315633 A JP H08315633A JP 7139989 A JP7139989 A JP 7139989A JP 13998995 A JP13998995 A JP 13998995A JP H08315633 A JPH08315633 A JP H08315633A
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JP
Japan
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compound
metal
graphite
fine particles
nanotube
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JP7139989A
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English (en)
Inventor
Satoru Suzuki
哲 鈴木
Masahito Tomita
雅人 富田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱を行うことなく簡便に微細な導体を製造
することができる微細な導体の製造方法を提供するこ
と。閉じた円筒面を有するナノチューブ、あるいは閉殻
構造を有するグラファイト微粒子の金属化を達成可能な
微細な導体の製造方法を提供すること。ナノチューブ、
またはグラファイト微粒子の局所的な金属化の制御を行
うことが可能な微細な導体の製造方法を提供すること。 【構成】 ナノチューブまたはグラファイト微粒子の表
面に、金属または化合物を真空中あるいは希ガス雰囲気
中で堆積し、前記金属または化合物をナノチューブまた
はグラファイト微粒子にインターカレートすることを特
徴とする。放射線を照射することにより、あるいは電子
顕微鏡内で電子線を照射することにより金属または化合
物をナノチューブまたはグラファイト微粒子にインター
カレートすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電気、電子の分
野での電気信号の伝達に用いる微細な導体の製造方法に
係り、特にナノメートルから1ミクロンの径を持つ微細
な導体の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電気、電子、通信の分野で用いられる電
子素子の集積化、微細化技術の更なる高度化が求められ
ている。また同時にこれらの素子間を電気的に接続する
微細な導体の作製技術の開発が必要となっている。
【0003】従来、微細径導線の製造方法の一つとし
て、カーボンナノチューブに金属または分子をインター
カレートする方法が提案されている。ここでカーボンナ
ノチューブは炭素原子で構成される複数のシートが同心
円筒状の構造を形成したものであり、その直径がナノメ
ートルから1ミクロン程度のものである。ナノチューブ
には完全に閉じた同心円筒構造をもつものとシートが完
全に閉じていないものがある。またインターカレーショ
ンはグラファイトなどの層状構造を有する物質の層間に
他の金属または化合物が挿入される現象であり、またこ
れらを挿入することをインターカレートするという。一
般にインターカレーションによりインターカレートした
金属または化合物から層状物質のシートに自由電子、あ
るいはホールが供給され、層状物質を金属化する。例え
ば同心円筒構造が不完全なカーボンナノチューブのイン
ターカレーションによる微細径導線の製造には、密閉さ
れた容器内で他の金属または化合物を加熱することによ
ってインターカレーションが起こり得る蒸気圧以上の蒸
気圧を発生させ、その蒸気中にナノチューブを曝す方法
が用いられてきた(特願平5−112559号公報、特
開平6−325623号公報)。しかし、この方法には
以下のような問題点があることを知見した。
【0004】1.反応容器内が金属、または化合物の蒸
気で満たされるためインターカレーションに専用の容器
を用意する必要があり、更にその中に金属または化合
物、並びにナノチューブを封入し、また反応に必要な蒸
気圧を得るために、金属または化合物を適当な温度に保
って加熱する必要がある。これらのことから、簡便な手
法によりインターカレーションさせることができない。
【0005】2.従来の方法では金属あるいは化合物が
ナノチューブにインターカレートし得るためには、ナノ
チューブの円筒面を構成するカーボンシートの端部が必
要である。更にインターカレーションにより、ナノチュ
ーブを構成する隣り合うシート面間の間隔が広がる必要
がある。これらのため、従来の方法では、完全に閉じた
円筒面から形成されるナノチューブ、あるいは完全な閉
殻構造を有するグラファイト微粒子ではインターカレー
ションによる金属化を起こすことができない。
【0006】3.更に従来の方法では容器内の全てのナ
ノチューブがインターカレートする金属または化合物の
蒸気に曝されるため、金属化の局所的な制御を行うこと
ができない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上で述べたように、従
来のナノチューブ、またはグラファイト微粒子のインタ
ーカレーションによる微細な導体の製造方法では、イン
ターカレーションのために専用の容器を用意し、その中
にインターカレートする物質、及びナノチューブまたは
グラファイト微粒子を封入し、それらを適度に加熱する
必要があった。従って簡便な手法によりインターカレー
ションさせることができなかった。
【0008】また、完全に閉じた円筒面を有するナノチ
ューブ、または完全な閉殻構造を有するグラファイト微
粒子を導線化することができなかった。
【0009】更に、従来の方法では容器内の全てのナノ
チューブ、またはグラファイト微粒子の全ての部分が等
しくインターカレートする金属または化合物の蒸気圧中
に曝されるため、局所的な金属化の制御をすることがで
きなかった。
【0010】本発明の目的はこれらの問題点を解決した
微細な導体の製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の微細な導体の製
造方法の第一は、ナノチューブまたはグラファイト微粒
子の表面に、金属または化合物を真空中あるいは希ガス
雰囲気中で堆積し、前記金属または化合物をナノチュー
ブまたはグラファイト微粒子の面間にインターカレート
することを特徴とする。
【0012】本発明の微細な導体の製造方法の第二は、
前記第一の方法において、ナノチューブ、またはグラフ
ァイト微粒子に金属または化合物を真空中、または希ガ
ス中で堆積し、これに放射線を照射することにより、前
記金属または化合物を積層構造を有するナノチューブ、
またはグラファイト微粒子の面間にインターカレートす
ることを特徴とする。
【0013】本発明の微細な導体の製造方法の第三は、
前記第一の方法において、ナノチューブ、またはグラフ
ァイト微粒子に金属または化合物を真空中、または希ガ
ス中で堆積し、これに電子顕微鏡内で電子線を照射し、
前記金属または化合物を積層構造を有するナノチュー
ブ、またはグラファイト微粒子の面間へのインターカレ
ーションを局所的に制御することを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明の第一の微細な導体の製造法によりナノ
チューブ、またはグラファイト微粒子の表面に金属また
は化合物を真空中、または希ガス中で堆積する。前記金
属または化合物は不完全な円筒構造を有するナノチュー
ブの円筒面間、あるいは不完全な閉殻構造を有するグラ
ファイト微粒子のシート面間に表面から内部に向かって
拡散によりインターカレートする。インターカレーショ
ンにより生成した化合物は真空中、希ガス中では変質し
ない。インターカレートした前記金属または化合物は電
子または正孔をナノチューブの円筒面に供給する。この
電子、または正孔は円筒面内を自由に移動できる。本手
法によれば、金属、または化合物の堆積時に容器内を金
属、または化合物の蒸気に曝す必要はなく、特に専用の
容器を用意する必要はない。また金属または化合物を堆
積した後、特に加熱の必要もない。従って本発明の目的
である簡便な手法による微細な導体の製造方法を提供す
ることができる。
【0015】本発明の第二の微細径導線の製造法により
真空中で金属または化合物が堆積された完全な円筒構造
を有するナノチューブ、または完全な閉殻構造を有する
グラファイト微粒子に放射線を照射する。照射する放射
線のエネルギーがナノチューブ、またはグラファイト微
粒子を形成する原子同士の結合を切断するのに十分な場
合、円筒、または閉殻が部分的に破断される。この破断
により各円筒、または各閉殻面の間隔が広がり得るよう
になり、また破断箇所から前記金属または化合物がナノ
チューブ、またはグラファイト微粒子にインターカレー
トすることが可能になるため、完全な円筒構造を有する
ナノチューブ、または完全な閉殻構造を有するグラファ
イト微粒子でも金属または化合物をインターカレートす
ることが可能になる。従って本発明の目的である完全な
円筒構造を有するナノチューブ、または完全な閉殻構造
を有するグラファイト微粒子の金属化を達成できる。ま
た、円筒、または閉殻の破断後の前記金属または化合物
のナノチューブ、またはグラファイト微粒子内への拡散
には放射線の照射によって発生する熱が寄与している。
【0016】本発明の第三の微細径導線の製造法により
金属または化合物が堆積されたナノチューブ、またはグ
ラファイト微粒子に電子顕微鏡内で電子線を照射する。
これにより上に述べたように金属、または化合物がナノ
チューブ、またはグラファイト微粒子にインターカレー
トする。このとき個々のナノチューブ、またはグラファ
イト微粒子、あるいはその各場所のインターカレーショ
ンの様子を電子顕微鏡像で観察できるので、電子線の照
射場所、その強度、またはエネルギーを制御することに
より、インターカレーションの局所的な制御を行うこと
ができる。また表面に付着した余分な金属、または化合
物は適当な加熱処理により昇華させることができる。従
って本発明の目的である局所的な電気伝導度の制御が可
能な微細な導体の製造方法を提供することができる。
【0017】
【実施例】
(実施例1)図1は本発明の第一の実施例を説明する図
であって、11は真空槽、12は電流導入端子、13は
カリウム蒸着源、14は不完全な円筒構造を有するカー
ボンナノチューブ、15は試料ホルダ、16は不要な部
分へのポタシウムの蒸着を避けるための先端に穴をあけ
たガラス管である。
【0018】電源を電流導入端子12に接続し、カリウ
ム蒸着源13を通電加熱してカーボンナノチューブ15
にカリウムを10nm蒸着した。カリウム蒸着後、真空
中、室温で10日間放置することによってカリウムがカ
ーボンナノチューブ14にインターカレートし、微細な
導線が製造できた。
【0019】以上の点から明らかなように、本発明によ
れば、インターカレーションに専用の容器を用意するこ
となく、真空蒸着という簡便な手法により微細な導体の
製造が可能になった。
【0020】図2に本実施例により作製したカーボンナ
ノチューブの透過電子顕微鏡像を示す。表面から10ナ
ノメートル程度の深さまでインターカレーションにより
面間隔が広がっていることがわかる。
【0021】インターカレートする金属または化合物と
してはカリウムの他にリナウム、ルビジウム、セシウ
ム、カルシウム、バリウム、塩化鉄、塩化銅などが考え
られる。
【0022】インターカレートされる微小物質としては
カーボンナノチューブの他に六方晶窒化ホウ素など他の
層状物質で形成されたナノチューブ、微粒子が考えられ
る。
【0023】インターカレートする金属または化合物の
堆積法としては、蒸着の他にスパッタリングなども使用
できる。
【0024】インターカレートする金属または化合物を
堆積する前に、ナノチューブを大気中で800℃の加熱
を5分行うなどの処理により、あらかじめナノチューブ
の欠陥密度を増加させておくことによりインターカレー
ションを促進することができる。
【0025】また、インターカレートする金属または化
合物を堆積したナノチューブ、またはグラファイト微粒
子を、適度に加熱することにより、金属、または化合物
の拡散を促進し、インターカレーションを促進できる。
【0026】(実施例2)図3は本発明の第二の実施例
を説明する図であって、31は電子銃、32はカリウム
蒸着源、33は不要な部分へのポタシウムの蒸着を避け
るための先端に穴をあけたガラス管、34は完全な閉殻
構造を有するグラファイト微粒子である。
【0027】カリウム蒸着源32に通電加熱を行い、グ
ラファイト微粒子34にカリウムを10nm真空蒸着し
た。このグラファイト微粒子は閉殻構造を有しており、
図4に示すようにポタシウムを蒸着してから10日後も
インターカレーションは起こらなかった。その後、電子
銃31により200kVに加速した電流密度0.1Am
2の電子線をグラファイト微粒子34に30秒間照射し
た。なお、グラファイト中のカーボン原子の結合は約1
40kV以上に加速された電子線により切断される。照
射によりカリウムがグラファイト面間にインターカレー
トされ、完全な閉殻構造を有するグラファイト微粒子3
4の金属化を達成できた。
【0028】インターカレーション後のグラファイト微
粒子の透過電子顕微鏡像を図5に示す。以上の点から明
らかなように、本発明により完全な閉殻構造を有するグ
ラファイト微粒子の金属化を達成できた。
【0029】放射線の種類としては、電子線の他にもα
線、γ線、中性子線、イオン線などが考えられる。
【0030】(実施例3)図6は本発明の第三の実施例
を説明する図であって、61はカリウムを10nm蒸着
したカーボンナノチューブ、62は電子ビームである。
図6に示すように顕微鏡像を観察しながら特定のカーボ
ンナノチューブの特定の箇所に電子線を照射することに
より、当該箇所のみをインターカレーションさせること
ができる。その後、カーボンナノチューブの表面に付着
した余分なカリウムを100kVの電子線照射による加
熱により昇華させる。これにより局所的な金属化を達成
することができた。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように本発明の第一によれ
ば、簡便な手法により微細な導体を製造することができ
る。
【0032】本発明の第二によれば、閉じた円筒面を有
するナノチューブ、あるいは閉殻構造を有するグラファ
イト微粒子の金属化を達成できる。
【0033】また本発明の第三によれば、ナノチュー
ブ、またはグラファイト微粒子の局所的な金属化の制御
を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を示す図である。
【図2】本発明の第一の実施例により製造した微細な径
を有する導線の透過電子顕微鏡像である。
【図3】本発明の第二の実施例を示す図である。
【図4】電子線を照射による金属化を行う前に撮影した
グラファイト微粒子の透過電子顕微鏡像である。
【図5】電子線照射による金属化を行った後に撮影した
図4に示したグラファイト微粒子の透過電子顕微鏡像で
ある。
【図6】本発明の第三の実施例を説明する図である。
【符号の説明】
11 真空容器、 12 電流導入端子、 13 カリウム蒸着源、 14 カーボンナノチューブ、 15 試料ホルダ、 16 ガラス管、 31 電子銃、 32 カリウム蒸着源、 33 ガラス管、 34 グラファイト微粒子、 61 カリウムを10nm蒸着したグラファイト微粒
子、 62 電子ビーム。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ナノチューブまたはグラファイト微粒子
    の表面に、金属または化合物を真空中あるいは希ガス雰
    囲気中で堆積し、前記金属または化合物をナノチューブ
    またはグラファイト微粒子にインターカレートすること
    を特徴とする微細な導体の製造方法。
  2. 【請求項2】 放射線を照射することにより金属または
    化合物をナノチューブまたはグラファイト微粒子にイン
    ターカレートすることを特徴とする請求項1記載の微細
    な導体の製造方法。
  3. 【請求項3】 電子顕微鏡内で電子線を照射することに
    より金属または化合物をナノチューブまたはグラファイ
    ト微粒子にインターカレートすることを特徴とする請求
    項1記載の微細な導体の製造方法。
JP7139989A 1995-05-15 1995-05-15 微細な導体の製造方法 Pending JPH08315633A (ja)

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