CoPt,FePt合金内包カーボンナノチューブの磁気特性と構造解析

CoPt和FePt合金碳纳米管的磁性能和结构分析

• 批准号: 15760220
• 负责人: 藤原 裕司
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760220/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 磁気異方性; CVD

マイクロ波プラズマを用いた化学気相成長(MPECVD)法を用いることで,カーボンナノチューブ(CNT)を基板に直接成長させることができる.MPECVD法でCNTを成長させるためには金属触媒が必要である.金属触媒としてはFeやCoなどの磁性金属が多く用いられている.また,成長させたCNTには触媒として用いた金属が内包され,その形状は円錐形であることがわかっている.本研究では触媒金属にFePtおよびCoPtを用いてCNTを成長させ,その構造,磁気特性を評価することを目的とした、構造解析は走査型電子顕微鏡(SEM),透過型電子顕微鏡(TEM)およびX線回折を用い,磁気特性の評価には振動試料型磁力計(VSM)を用いた.まず,触媒金属としてFeとCoの比較を行った.Feを触媒として用いた場合はCNT薄膜を作製できた.Coを触媒とした場合,単体ではCNT薄膜が剥離することがわかった.これを防ぐためにはCrなどを下地としてSi基板上に堆積させた後にCoを成膜して触媒とする必要があることがわかった.これらの結果を受けてFeを触媒とし,徐々にPtを添加してCNT薄膜の特性を評価することとした.Feのみの触媒ではCNT薄膜の保磁力は1kOe程度であった.徐々にPtを添加していった結果,Pt濃度が10%程度まではCNTは成長するが,それ以上になると成長が抑制されることがわかった.また,Ptを添加して作製したCNTの直径がわずかに小さくなっているようであった.保磁力は1.2kOe程度まで増加した.この原因はFePt規則合金の生成によるものであるか,CNTに内包されている微粒子の構造が変化したためであるかは,現在のところわかっておらず,さらなる研究が必要である.

使用微波等离子体化学气相沉积 (MPECVD) 可以直接在基材上生长碳纳米管 (CNT)，使用 MPECVD 生长 CNT 时需要金属催化剂，通常使用磁性金属（例如 Fe 和 Co）作为金属催化剂。还已知用作催化剂的金属被封装在生长的碳纳米管中，并且它们的形状是圆锥形的。在本研究中，我们使用 FePt 和 CoPt 作为催化剂金属来生长 CNT，并评估其结构和磁性能。使用扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM) 进行结构分析。使用振动样品磁力计（VSM）来评估磁性能。首先，我们比较了Fe和Co作为催化剂金属。当使用Fe作为催化剂时，CNT薄膜使用制备的Co作为催化剂，结果发现，当单独使用时，CNT薄膜会剥落。为了防止这种情况发生，需要在Si基板上沉积Cr或其他材料作为基底，然后形成Co膜，以将其用作基于这些结果，我们决定使用Fe作为催化剂并逐渐添加Pt来评估CNT薄膜的性能，以Fe为催化剂，CNT薄膜的矫顽力约为1 kOe。添加的结果是，Pt 浓度降低至 1发现CNT生长至约0%，但在较高浓度下生长受到抑制。此外，通过添加Pt制备的CNT的直径似乎稍小，磁力增加至约1.2kOe，目前尚不清楚。这是由于有序FePt合金的形成或CNT中所含细颗粒结构的变化，需要进一步研究。