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ナノプローブTEMによる炭素ナノ材料の表面原子構造操作と電気伝導機構の可視化

使用纳米探针 TEM 操纵碳纳米材料的表面原子结构并可视化导电机制

基本信息

批准号：
17656232
负责人：
光田好孝
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,透過電子顕微鏡(TEM)下でのナノプローブ操作により,炭素系ナノ材料の表面原子構造に対し直接物理的・化学的に操作し,同時に電子物性を評価・計測することから,材料の表面原子構造と電気伝導特性の制御と設計に関する新しい知見を得ることを目的とする.具体的には,TEM内でのナノプローブ操作と電子線ホログラフィーにより,ダイヤモンド表面,カーボンナノチューブ表面の気体分子の吸着・脱離現象と表面電子物性との関係及び電気伝導機構を明らかにする.バイアス印加中のカーボンナノチューブの内部電位計測はカーボンナノチューブの電気伝導を探る上でも極めて興味深い.これまでに,電子線ホログラフィー法による多層カーボンナノチューブの観察を実施し,電気伝導機構解明のための内部電位分布の解析についての予備的検討を行った.電子線ホログラフィーによるカーボンナノチューブの内部電位データ取得には15秒程度の露光時間を必要とする.現状のTEMにおいてはこの間の振動や試料ドリフト等が大きいため,これらの影響を如何に少なくするかが技術的課題であることがわかった.また,バイアス印加状態のカーボンナノチューブに対して金属プローブを押しつけることにより曲げ変形応力を印加した。この際のカーボンナノチューブ表面の構造変化と電流-電圧特性との関係について評価した.曲げ変形によりカーボンナノチューブの各層に弾性変形によるたわみが生じると,電気伝導が低下するスイッチング動作を示すことを判明している.一方,ダイヤモンド表面に水素や酸素等を終端させる超高真空処理装置を開発し,CVD合成の多結晶ダイヤモンド表面を水素終端させた試料を用いて,TEM内でのナノプローブ操作による電界放出特性について観察を実施した.TEM内での5分程度の電子線照射により,多結晶ダイヤモンド表面がアモルファス化することが観察された.このため,電界放出特性のその場観察を実現するには,電子線照射量を最適化する必要性があることが明らかとなった。

This study aims at the direct physical and chemical manipulation of the surface atomic structure of carbon-based materials under electron microscopy (TEM), as well as the evaluation and measurement of electronic properties. Specifically,TEM is the process of electron transfer, electron transfer, adsorption and desorption of gaseous molecules on the surface of TEM, the relationship between surface electron properties and electrical conduction mechanisms. The internal potentiometers in the ring are used to measure the electrical conductivity of the ring. In order to solve this problem, the multi-layer structure of the electron wire is used to analyze the internal potential distribution of the electron wire. The internal potential of the electronic wire is obtained by the exposure time of about 15 seconds. The present situation of TEM is the problem of how to reduce the influence of vibration and sample on TEM technology. In the case of metal, it is necessary to change the shape of the metal. The relationship between current-voltage characteristics and structural changes in the surface of the film. The shape of the curve and the shape of the curve and the shape of the In addition, the ultra-high vacuum treatment apparatus was developed for the termination of surface elements, acids, etc., and the polycrystalline surface elements were synthesized by CVD. In the sample, the emission characteristics of the electric field during the operation of TEM were observed. In the electron beam irradiation of 5 minutes in TEM, the polycrystalline surface elements were observed. The necessity of optimizing the electron radiation exposure