プラズマ化学反応を利用したカーボンナノチューブの制御成長

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本年度は、昨年度開発を行った熱フィラメント支援RFプラズマCVD法において単層カーボンナノチューブ作製効率の増大を図ることを主な目的とし、作製条件最適化、触媒金属源となるフェロセン導入方法の改良、プロセスモニタリングと制御などを実施した。フェロセンの導入方法で、昨年度は真空装置外部に蒸発槽容器を置くようにしたが、今年度はさらに効率的なフェロセンの蒸発と導入を行うため、蒸発槽を試験管形状の円筒形にしてその周囲をマントルヒーターで覆うようにした。その結果、少量のフェロセンの量でこれまでと同等の炭素粉末が得られるようになった。また、真空反応槽内でカーボンナノチューブ成長反応領域が中心部の窓から観測し易い場所に来るように、ガス導入とフィラメント設置の位置などを変更・改造した。この結果、カーボンナノチューブなどを含む微粒子雲の生成や挙動が、熱フィラメントからの放射光の散乱によって観察できるようになった。また、フェロセン蒸発槽容器が一定以上の温度になると散乱光による微粒子の生成が確認されるようになり、これから、フェロセンの蒸発量を制御することで、より効率的な単層カーボンナノチューブの作製ができるようになった。一方、TE-TMモード変換器を用いたマイクロ波プラズマによる単層カーボンナノチューブ作製装置を設計・製作した。しかし、上の実験に多くの時間を割いたため、本装置を用いた単層カーボンナノチューブ成長の確認には至らなかった。