カーボンナノチューブの配向制御成長技術の開発とナノサイズ電子源への応用

碳纳米管定向控制生长技术开发及其在纳米电子源中的应用

• 批准号: 07J54162
• 负责人: 松田 貴文
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J54162/
• 关键词: カーボンナノチューブ; プラズマCVD; ディスプレイ; プラズマ表面処理; 電界電子放出特性; 触媒; 電子源; プラズマ合成

本研究はフラットパネルディスプレイなどの冷陰極電子源の開発を目的として、電子ビームリソグラフィー装置を用い、基板上に空間制御されたカーボンナノチューブ(CNT)を成長させ、その電界放出特性を評価した。CNTを成長させる際に用いるNH_3/C_2H_2混合ガスの比と成長したCNTの形状と電界放出特性の関係を調査した。作製したサンプルを電界放射型顕微鏡(FE-SEM)や透過型電子顕微鏡(TEM)により観察した結果、C_2H_2比を10%から30%へと増加させるにつれ、その構造がチューブ状(15%以下)からコーン状(20%以上)へと変化する傾向が確認された。またCNTの長さは減少する傾向が確認された。これらの電界放出特性を比較すると、25%で成長したCNTでは、電子放出の生じる閾値電圧は240Vであるのに対し、15%で成長したCNTはで140Vとなり特性の向上を確認した。また、CNTの電界放出特性はその先端構造に強く依存するため、そのCNTの形状との関係を調べるため、マイクロ波励起表面波プラズマ装置を用いてO_2プラズマをCNT電子源表面へ照射した。入射パワーを400Wとし、最大5分間のプラズマ照射を行った。電界放出特性を比較すると、2分照射したCNTでは閾値電圧は110V(0.88V/μm)、5分照射したCNTでは260V(2.1V/μm)となった。また、これらをTEMにより構造解析を行った結果、先端触媒が除去されており、その部分で局所的な電界集中効果が高まったことが電界放出特性の向上につながったと考えられる。このようにして、研究目的で掲げた1.0V/μm以下を達成できた。

This study は フ ラ ッ ト パ ネ ル デ ィ ス プ レ イ な ど の cold cathode electron source の open 発 を purpose と し て, electronic ビ ー ム リ ソ グ ラ フ ィ ー device を い, substrate に space suppression さ れ た カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ (CNT) を growth さ せ, そ の electricity industry release features を review 価 し た. を CNT growth さ せ る interstate に with い る NH_3 / C_2H_2 mixed ガ ス の than と growth し た CNT の shape と electricity industry release features の を masato department investigation し た. Cropping し た サ ン プ ル を type electric industry radiation 顕 micro mirror (FE - SEM) type や through electronic 顕 micro mirror (TEM) に よ り 観 examine し た results, C_2H_2 ratio を 10% か ら 30% へ と raised plus さ せ る に つ れ, そ の tectonic が チ ュ ー ブ shape (below 15%) か ら コ ー ン shape (20%) へ と variations change す る tendency が confirm さ れ た . Youdaoplaceholder0 CNT <s:1> length さ さ reduction する tendency が confirm された. こ れ ら の electricity industry release characteristics を す る と, 25% で growth し た CNT で は, electronic release の じ る threshold numerical electric 圧 は 240 v で あ る の に し seaborne, 15% で growth し た CNT は で 140 v と な り features の upward を confirm し た. ま た, CNT の electricity industry release features は そ の apex structure strong に く dependent す る た め, そ の CNT の shape と の masato is を adjustable べ る た め, マ イ ク ロ wound up surface wave プ ラ ズ を マ device with い て O_2 プ ラ ズ マ を CNT へ irradiation electron source surface し た. Incident パワ パワ を を400Wと った, maximum 5 minutes <s:1> プラズ プラズ った irradiates を rows った. Electricity industry release characteristics を す る と, 2 minutes and illuminate し た CNT で は threshold numerical electric 圧 は 110 V (0.88 V/u m), 5 light し た CNT で は 260 V (2.1 V/u m) と な っ た. ま た, こ れ ら を TEM に よ り structure line を っ た results, apex catalyst が remove さ れ て お り, そ の part で bureau な electricity industry focus sharper high が ま っ た こ と が electricity industry release features の upward に つ な が っ た と exam え ら れ る. The research objective is で to achieve で で た た below げた1.0V/μm.

项目成果

Effect of Plasma Irradiation on Field Emission Property of Free-standing Vertically Aligned Carbon Nanotubes with Nano-sized Dot Array Structure

等离子体辐照对纳米点阵结构自支撑垂直排列碳纳米管场发射性能的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Matsuda;J. Sato;A. Ogino;M. Nagatsu
• 通讯作者: M. Nagatsu

ナノサイズ垂直配向カーボンナノチューブ電界放出特性におけるプラズマ処理の効果

等离子体处理对纳米垂直取向碳纳米管场发射性能的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: 松田貴文;佐藤淳;荻野明久;永津雅章
• 通讯作者: 永津雅章

Field emission characteristics of nano-sized dot array carbon nano-tube emitters fabricated by direct current plasma chemical vapor deposition

• DOI: 10.1016/j.diamond.2008.09.005
• 发表时间: 2009-02
• 期刊: Diamond and Related Materials
• 影响因子: 4.1
• 作者: T. Matsuda;J. Sato;Tomokazu Ishikawa;A. Ogino;M. Nagatsu

100nmドット配列垂直配向カーボンナノチューブアレイの電界電子放出特性

100nm点阵垂直排列碳纳米管阵列场发射特性

• 发表时间: 2008
• 作者: 松田 貴文;佐藤 淳;石川 智一;荻野 明久;永津 雅章
• 通讯作者: 永津 雅章

Characteristics of 100nm Dot Arrayed Vertically Aligned Carbon Nanotube Field Emitters Fabricated by Plasma CVD

等离子体CVD法制备100nm点阵垂直排列碳纳米管场发射体的特性

• 发表时间: 2008
• 作者: T. Matsuda;J. Sato;A. Ogino;M. Nagatsu
• 通讯作者: M. Nagatsu