多層カーボンナノチューブにおけるバリスティック伝導の解明

多壁碳纳米管弹道传导的阐明

基本信息

批准号：
17651055
负责人：
神田晶申
金额：
$ 1.6万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

多層カーボンナノチューブ(MWNT)におけるバリスティック伝導の検証を目的として、以下の実験を行った。1.前年度のSiNメンブレン法(SiNM法)による電極形成では、(1)MWNTを任意に選択できない、(2)空気中で酸化しやすい金属は使えない、という欠点があった。そこで今年度は、基板上で良質なMWNTを選択し、それに対して電子ビームリソグラフィーと金属蒸着によって電極を接続する方法を用いることとし、電極設計を容易にするソフトウエアを開発した。さらにコンタクトを良くするために、電極金属蒸着の直前にアルゴンイオンシャワーで界面をクリーニングした。電極には低温で超伝導となるTi/Alを用い、超伝導近接効果についても調べた。室温での抵抗値は数kΩから十数kΩで、SiNM法の場合よりも大幅に低下させることができた。しかし低温では、ゼロバイアス近傍で抵抗値が上昇し、バリスティック伝導の兆候や超伝導近接効果は観測されなかった。2.対照実験として、グラファイト超薄膜や単層ナノチューブについても同様の実験を行った。その結果、両者とも超伝導近接効果が観測され、特に前者では超伝導電流の温度依存性はクリーンリミットの振る舞い、すなわち平均自由行程がソースドレイン電極間隔よりも長いバリスティック性を示唆ずる結果を示した。以上の結果を考慮すると、我々の用いたMWNTでは平均自由行程は電極間隔(0.2ミクロン程度)よりもきわめて短いと推察される。欠陥補修を目的として、1500度程度のアニールを行ったが、効果はなかった。今年度、フインランドのグループからMWNTにおける超伝導近接効果観測の報告がなされたが、電極形成プロセスや室温抵抗値は我々のものとほぼ同じであった。唯一異なるのはMWNT生成のプロセスである。バリスティック性実現のためには、今回は扱わなかった「生成方法の最適化」が肝要である可能性が高い。

进行了以下实验，以验证多壁碳纳米管（MWNT）中的弹道传导。 1。在上一年，使用SIN膜法（SINM方法）的电极形成，存在（1）MWNT不能任意选择（1）MWNT，并且（2）无法在空气中使用容易氧化的金属。因此，今年，我们开发了软件，通过在基板上选择高质量的MWNT并使用电子束光刻和金属蒸发连接电极来更容易设计电极。为了进一步改善接触，在电极金属沉积之前，用氩离子淋浴清洁界面。在低温下进行超导的Ti/Al用于电极，还研究了超导接近效应。室温下的电阻值范围从几克到数十kΩ，其明显低于SINM方法。但是，在低温下，电阻值接近零偏置，并且没有观察到弹道传导或超导接近效应的迹象。 2。作为对照实验，在超薄石墨膜和单壁纳米管上进行了类似的实验。结果，两者都观察到超导接近效应，而在前者中，超导电流的温度依赖性表明清洁极限行为，即，平均自由路径的时间长于源驱动电极间距。考虑到上述结果，据估计，所使用的MWNT中的平均自由路径明显短于电极间距（约0.2微米）。在约1500度进行退火以修复缺陷，但无法实现效果。今年，芬兰组报告了MWNTS上超导接近效应的观察，电极形成过程和室温抗性值几乎与我们的相同。唯一的区别是生成MWNT的过程。为了获得弹道特性，本文未涵盖的“优化生成方法”可能是必不可少的。