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ジグザグ型カーボンナノチューブの選択成長



背景:
 CNTの構造はカイラリティーの変化により3種類(アームチェアー型、ジグザグ型、カイラル型)に分類され、それぞれ金属的、半導体的と電気的特性が変化することが理論的、実験的に実証されている。しかし、これらの構造を作り分ける手法は全く見出されておらず、強く構造制御が求めされている。



目的:
 SiC表面分解法において、SiCの“結晶の分解の制御”により自己形成するCNTの構造制御を試みる。



方法および結果:
 SiC(000-1)基板を昇温速度1℃/分で1500℃まで過熱し、この温度に10時間保持した。図2-1はこの試料のの透過電子顕微鏡(TEM)断面写真とその制限視野電子回折図形である。グラファイト10-10*反射と0002*反射との方位関係より、配向する殆どのCNTはジグザグ型構造であることが明らかとなった。すなわち、SiC表面分解法によりジグザグ型CNTを選択成長させることができる。
図2-2はSiCとCNTとの界面のTEM高分解能写真である。界面にはアモルファス層は存在せず、CNTのネット面とSiC双晶面(10-12)面が接合していることが観察される。
図2-3はジグザグ型CNTの発現モデル図である。SiCの結晶面(10-12)面に沿った6員環が分解後グラファイトの6員環の骨格になることで、ジグザグ型CNTの壁を形成するのに都合のよい方位関係にあることが推定される。



高配向CNT膜の電子線回折図形


図2-1 1500℃ 10h加熱  昇温速度:1℃/分



CNT/SiC 界面における格子接合状態


図2-2 CNT/SiC 界面の高分解能TEM写真



SiC結晶構造とジグザグ型CNTのネット構造の関係



図2-3
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