プラズマトーチを利用した、高気圧マイクロ波放電によるカボンナノチューブの製作

点击翻译按钮获取中文摘要

1.研究目的:マイクロ波放電により生成されたプラズマトーチを利用して、大気圧中でのカーボンナノチューブの製作を目的としている。大気圧中で製作が可能であれば排気装置を簡略化でき、プラズマトーチの生成には小出力のマイクロ波電源を用いるため、実験装置点数が少なく小型化でき、実験装置等の設備費も安価になる。2.研究方法:(1)放電容器の改良。試料作製用石英基板を上下移動できるようにホルダの改良を行う。次に内部電極を固定しているスリープの改良をおこない、側面から混合ガスを供給し、ガスの吹きあげによりプラズマを上部方向に細長いプラズマトーチを形成させる。(2)石英基板表面への金属薄膜の蒸着。カーボンナノチューブの成長に必要な触媒金属(今回はニッケル、鉄、銅を使用)を内部電極に用いる。プラズマ形成時に内部電極先端部分が溶解し微粒子状となり大気中に拡散するが、ガスによる下からの吹き上げにより上部方向に押し上げられ、上部に設置された石英基板上に微粒子が堆積し金属薄膜を形成する。(3)混合ガスでのカーボンナノチューブの製作。スリープ側面より、アルゴン/メタンまたはアルゴン/アセチレンの混合ガスを供給し、アルゴンプラズマを形成し、プラズマによってメタンまたはアセチレンが分解され炭素を生成する。この炭素と触媒金属微粒子を結合させ、石英基板上にカーボンナノチューブを製作する。3.研究成果:(1)石英基板上への金属薄膜の蒸着実験では薄膜が形成できることが確認でき、表面観察ならびに質量分析の結果から銅を用いた時が最も膜厚が均一に形成され、質量比が一番高い結果が得られた。(2)混合ガスによるカーボンナノチューブの製作においては、石英基板表面に形成された煤の膜の質量分析結果から炭素と質量比は小さいが触媒金属が検出された。これより、拡散した金属微粒子と炭素が結合し基板に堆積してナノチューブが成長したと考える。