中性粒子ビーム表面改質によるカーボンナノチューブ構造・物性制御と電気特性

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将来のデバイスとして期待されるカーボンナノチューブトランジスタの実用化を目指し、中性粒子ビーム表面処理によるカーボンナノチューブ構造や電気的特性制御に関する研究を推進している。カーボンナノチューブを用いた電子デバイス開発における最大の課題は、ナノチューブ自体の欠陥制御やナノチューブへの不純物ドープ、構造制御(金属と半導体の選択生成)である。そこで本研究では、寒川等が開発した高効率・低エネルギー中性粒子ビームを用いることで、カーボンナノチューブの無損傷超高精度表面処理やドーピングを可能とし、カーボンナノチューブ内欠陥の制御・抑制、構造制御を実現することを目的としている。平成21年度は酸素中性粒子ビームを用いて、カーボンナノチューブへの酸素付着を試みた。酸素中性粒子ビームを用いることで、カーボンナノチューブの損傷を最小限にとどめながら酸化することが可能であることを示した。また、酸素中性粒子ビームの照射条件、特にビームエネルギーを制御することで、カーボンの脱離量や酸素付着量を高精度に制御できることが分かった。酸素ビームのパルス時間変調化により、カーボンの脱離量や欠陥量を抑制し、酸素付着量の大幅な増加に成功した。酸素付着したカーボンナノチューブを用いたカーボンナノチューブトランジスタでは酸素量によって電気特性を制御できることを示し、中性粒子ビーム技術を使用することによって、カーボンナノチューブトランジスタの電気特性を制御できることを示した。