走査型電子顕微鏡内マニピュレーションによるカーボンナノチューブの電子物性測定

使用扫描电子显微镜操作测量碳纳米管的电子特性

• 批准号: 14655125
• 负责人: 秋田 成司
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655125/
• 关键词: カーボンナノチューブ; ナノチューブ伝導機構; ナノマニピュレーション; 量子化コンダクタンス; ファンデアワールス力; ナノ摩擦; ナノメカニクス; ナノファクトリー

カーボンナノチューブの電気伝導は非常に特異であるが実験的に明らかにされていない点が多い。このような、多層ナノチューブの伝導機構を解明するにあたり、電極とナノチューブの界面の影響をしらべ最適な電極形成法を探索すること、応力をナノチューブに加えた時の伝導状態の変化について調べることを目的とし、走査型電子顕微鏡(SEM)に独立した3つのマニピュレータをもつナノファクトリーにより実験を行った。1.ナノチューブと電極界面の最適化ナノチューブの電極との接触は以下のようなプロセスで著しく向上することを見出した。1)ナノファクトリー内で、ナノチューブを電極に接触した後、2)その界面に電子ビーム照射による非晶質カーボン薄膜を局所的に堆積する。この時点では2端子抵抗は数百kΩである。3)2端子間に数Vの電圧を印加し、数μAの電流を流す。これにより、接触部での電力消費による発熱ために接触が改善する。この時点で2端子抵抗は数十kΩである。4)3)のプロセス中に電子ビームをスポット照射する。カーボン薄膜堆積中の温度が高いために高品質なカーボン薄膜の堆積が期待できる。これにより、2端子抵抗は13kΩとほぼ量子化コンダクタンスと同等の良好な接触を形成することに成功した。2.外部応力下における伝導測定真空中で多層ナノチューブに100μA以上の過剰電流を流すと電極中央部付近のナノチューブ外層から制御良く一層ずつ剥離し、ラジオの伸縮するアンテナのような形状にすることに成功した。この状態で、両端の電極を遠ざける方向に移動(ナノチューブ両端を引っ張る)すると多層ナノチューブの内層が外層から引き抜けることを見出した。さらに、引き抜き時の力の測定から内層と外層界面が理想的な状態を保つことがわかった。また、伸縮時の抵抗はのびに比例することを実験的に明らかにし、ナノ変位測定器としての可能性を示した。

カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の electric 気 伝 guide は very に specific で あ る が be 験 に Ming ら か に さ れ て い な が much い い point. こ の よ う な, multi-layer ナ ノ チ ュ ー ブ の 伝 guide institutions を interpret す る に あ た り, electrode と ナ ノ チ ュ ー ブ の の interface を し ら べ optimum な を electrode forming method to explore す る こ と, 応 を ナ ノ チ ュ ー ブ に plus え た when の 伝 guide state の variations change に つ い て adjustable べ る こ と を purpose と し, walkthrough type electronic 顕 micro mirror (SEM) に independent し た 3 Youdaoplaceholder0 ニピュレ ニピュレ タを ニピュレ ナノファ ナノファ トリ によ によ によ ナノファ った practical experience った. 1. ナ ノ チ ュ ー ブ と optimal electrode interface の ナ ノ チ ュ ー ブ の electrode と の the contact は の よ う な プ ロ セ ス で the し く upward す る こ と を shows し た. 1) ナ ノ フ ァ ク ト リ ー で, ナ ノ チ ュ ー ブ を に electrode contact し た, 2) after そ の interface に electronic ビ ー ム irradiation に よ る amorphous カ ー ボ を ン film bureau に accumulation す る. At the <s:1> <s:1> time point, the で で 2 terminal resists <s:1> several hundred kΩである. 3) Between terminals 2, there is A に number of V <s:1> voltages を, an ink addition に, and a number of μA <s:1> currents を currents す. Youdaoplaceholder2 れによ, contact section で で, power consumption による, heat generation ために contact が improvement する. At the <s:1> <s:1> time point, the resistance of terminal で2 is で tens of kΩである. 4)3) the に electron in プロセス プロセス irradiates する. カ ー ボ ン membrane accumulation in high temperature が の い た め に high-quality な カ ー ボ ン film の accumulation が expect で き る. こ れ に よ り 13 k, 2 terminal resistance は Ω と ほ ぼ quantization コ ン ダ ク タ ン ス と equally good の な contact を form す る こ と に successful し た. 2. Under the external 応 force に お け る 伝 guide determination of で in vacuum multilayer ナ ノ チ ュ ー ブ に over 100 mu A の turning electric current to flow を す と electrode central department pay nearly の ナ ノ チ ュ ー ブ outer か ら good suppression く layer ず つ detachment し, ラ ジ オ の telescopic す る ア ン テ ナ の よ う な shape に す る こ と に successful し た. こ の で, struck end の electrode を ざ け る に direction of movement (ナ ノ チ ュ ー ブ struck を lead っ zhang る) す る と multilayer ナ ノ チ ュ ー ブ の inner が outer か ら lead き sorting け る こ と を shows し た. The ideal な state of を for the determination of the <s:1> force <e:1> when さらに is induced and extracted <e:1>, including the ら inner layer と outer layer interface が, and the を guarantee of the を とがわ とがわ った った. ま た, telescopic の resistance は の び に proportion す る こ と を be 験 に Ming ら か に し, ナ ノ - a finder と し て を の possibility in し た.

项目成果

秋田成司 他: "走査型電子顕微鏡内に設置したナノスケール加工機(ナノファクトリー)によるカーボンナノチューブの切断と先端先鋭化"真空. Vol.45 No.12. 854-857 (2002)

Seiji Akita 等人：“使用安装在扫描电子显微镜内的纳米级加工机器（纳米工厂）切割和锐化碳纳米管”真空，第 45 卷第 854-857 期。