一次元物資カーボンナノチューブのSTM/STSによる研究

一维材料碳纳米管的STM/STS研究

基本信息

批准号：
08740265
负责人：
藤原明比古
金额：
$ 0.7万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

広領域走査型の走査トンネル顕微鏡(STM)を用いることによって、一次元物質カーボンナノチューブのSTM像を観察した。カーボンナノチューブはその大きさがメゾスコピックサイズであるため、位置制御ができず、通常のSTMでは、カーボンナノチューブ像の観測だけでも大きな困難がある。本研究では、広領域走査型STMを用いた広い領域の探索ができたため、カーボンナノチューブを単に基板上に分散させただけで、基板上でカーボンナノチューブが確率的に存在するような試料を用いても、比較的容易に像の観測ができるようになった。基板としてグラファイトを用いることにより、基板に固定するためのバインダーを用いなくても再現性の良いSTM像が得られた。直径約300Å-500Å、長さ約1μmの範囲の大きさのカーボンナノチューブの像が得られた。この大きさが走査型電子顕微鏡(SEM)観察によって得られたものとほぼ等しいことから、STM探針の走査時の反応のタイムラグによる境界のなまりの影響は少なく、カーボンナノチューブの形状を忠実に観測していると推測される。トンネル分光(STS)実験では、現在のところ、状態密度がフェルミ準位でギャップのあるスペクトルのみが得られており、測定したカーボンナノチューブが半導体的な電子構造を有していることを示唆している。スペクトルの再現性にやや欠けるため、測定条件の最適化や様々な直径のチューブに対して実験を遂行していく必要があるが、カーボンナノチューブの結晶構造、特に、構造の特徴的なパラメーターである直径と電子構造の相関を明らかにするための基本技術が確立した。

通过使用广域扫描隧道显微镜（STM）观察到一维材料碳纳米管的STM图像。由于碳纳米管的大小是介观，因此无法进行位置控制，并且在正常的STM中，仅观察碳纳米管图像非常困难。在这项研究中，可以使用广泛的扫描STM进行大区域搜索，从而使图像相对容易地观察图像，即使仅通过将碳纳米管分散在底物上的样品概率地存在于基板上的碳纳米管。通过使用石墨作为底物，获得具有良好可重复性的STM图像，而无需使用粘合剂将其固定在基板上。获得了尺寸的碳纳米管图像，范围从直径约300Å-500Å和长度约为1μm。由于这种大小几乎等于通过扫描电子显微镜（SEM）观察获得的大小，因此估计在STM探针扫描过程中反应时的时间滞后引起的边界重音很小，并且忠实地观察了碳纳米管的形状。隧道光谱法（STS）实验目前仅具有在费米水平的状态密度差异的光谱，这表明测得的碳纳米管具有半导体的电子结构。由于光谱可重现性在某种程度上缺乏，因此有必要优化测量条件并在各种直径的管子上进行实验，但是已经建立了一种基本技术来阐明碳纳米管的晶体结构，尤其是直径和电子结构，这是结构的特征参数。