プロセス統合による同心ヘテロナノチューブの高効率合成・構造分析・電子デバイス作製

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本研究課題では、異なるナノチューブ物質を同心状に組み合わせたヘテロナノチューブに関して、合成・分析・電子デバイス作製を高効率に行う基盤技術の確立を行う。本年度は、ヘテロナノチューブ合成におけるテンプレートとして必要となる、孤立架橋ナノチューブの作製を行った。水晶基板上への単層カーボンナノチューブ（CNT）の水平配向合成、ポリマー膜を用いた大面積転写、さらに臨界点乾燥を行うことで、単層CNT・単層CNT間および単層CNT・基板間の張り付きを抑制し、元来の配向性を維持したまま架橋構造を形成することに成功した。このようなテンプレートを用いて、化学気相成長法による外層へのCNTや窒化ホウ素ナノチューブ（BNNT）の合成を行い、その構造を分析した。ラマン分光法などによりヘテロナノチューブの成長が確認され、本テンプレート構造の有効性が示された。本テンプレート構造は、従来困難であった、高い配向性と大面積適用性を兼ね備えたヘテロナノチューブの実現につながり、配向ヘテロナノチューブを用いた電子デバイスに向けた重要な進展だと考えられる。また、高結晶性の外層CNTの成長のために、高温プロセスを実施した。BNNT薄膜をテンプレートに用い、1150-1550℃において炭素源を供給して外層CNTの合成を行った。ラマン分光法による分析を行い、従来の報告より高い結晶性の実現を確認するとともに、種々の分析手法によりBNNT構造の保持を確認した。高結晶外層CNTの実現は、ヘテロナノチューブの外層を電極として用いるデバイスを可能とする。