高配向性カーボンナノチューブのパターニングを用いた電界放出素子およびバイオチップの開発

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本研究はカーボンナノチューブおよびナノファイバーの配向合成および、合成材料の電界放出素子、バイオチップ応用検討・素子開発について行っている。今年度は昨年度の研究成果を踏まえ以下の項目について研究を行い実績を得た。1)カーボンナノファイバの合成について:円錐形のCarbon-nanofibers(CCNF)は、230Paの圧力の下の反応物ガスとしてH_2とCH_4を使用して、DCバイアス印可マイクロ波プラズマCVD法を用い、数nm厚のFe触媒膜を形成したSi基板上で合成した。DCのバイアスなしでは、成長処理後にはナノ粒子化した触媒のみが見られ、ナノファイバーの合成は確認できなかった。しかし、150-230VのDC負バイアス印可により、高配向かつ高密度のCCNFを形成することに成功した。合成したCCNFは102nmの平均長さ、および10^<10>cm^<-2>の密度で、円錐角は10-15度であった。密度と直径およびCCNFの長さの相関関係について議論を進めている。2)単層カーボンナノチューブについて:先端放電型マイクロ波CVD装置を用いて、Si基板上に単層カーボンナノチューブを高配向合成することが実現した。Si基板上には触媒であるTiをAlでサンドイッチするAl/Ti/Alの三層構造を形成した。三層構準を取ることにより触媒金属の超微粒子化が可能となり、単層ナノチューブの合成が実現した。3)デバイス応用について:電界放出素子としての特性を評価するために、AFMを用いて一本のカーボンナノファイバにおける電流・電圧特性の評価を行った。さらにナノファイバおよびナノチューブの電界放出特性を評価している。