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

通过工艺集成实现同心异质纳米管的高效合成、结构分析和电子器件制造

基本信息

批准号：
22K04874
负责人：
井ノ上泰輝
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

在这个研究项目中，我们将建立异质纳米管的高效合成、分析和电子器件制造的基础技术，异质纳米管是不同纳米管材料的同心组合。今年，我们制造了分离的交联纳米管，这是异质纳米管合成所需的模板。通过在石英基板上水平排列合成单壁碳纳米管（CNT），使用聚合物薄膜进行大面积转移，并进行临界点干燥，我们成功地抑制了颗粒的粘附并形成了交联结构同时保持原来的方向。使用这样的模板，通过化学气相沉积将碳纳米管和氮化硼纳米管（BNNT）合成到外层，并分析它们的结构。拉曼光谱证实了异质纳米管的生长，证明了该模板结构的有效性。这种模板结构导致实现了既具有高取向性又具有大面积适用性的异质纳米管，这在以前是困难的，被认为是使用取向异质纳米管的电子器件的重要进展。此外，还进行了高温工艺来生长高度结晶的外层碳纳米管。以BNNT薄膜为模板，在1150-1550℃供给碳源，合成外层CNT。使用拉曼光谱分析证实实现了比之前报道的更高的结晶度，并且各种分析技术证实了 BNNT 结构的保留。高结晶度外层碳纳米管的实现使得能够使用异质纳米管外层作为电极的器件。

项目成果

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专利数量（0）

High-temperature stability of carbon nanotubes on SiO2 substrate

SiO2基底上碳纳米管的高温稳定性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Manaka Maekawa; Mengyue Wang; Taiki Inoue; Yoshihiro Kobayashi
通讯作者：
Yoshihiro Kobayashi

Coaxial heterostructure formation of highly crystalline graphene flakes on boron nitride nanotubes by high-temperature chemical vapor deposition

高温化学气相沉积在氮化硼纳米管上形成高结晶石墨烯片的同轴异质结

DOI：
10.35848/1882-0786/acbd0e
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
2.3
作者：
Kato Masakiyo;Inoue Taiki;Chiew Yi Ling;Chou Yungkai;Nakatake Masashi;Takakura Shoichi;Watanabe Yoshio;Suenaga Kazu;Kobayashi Yoshihiro
通讯作者：
Kobayashi Yoshihiro

Kite-growth of long, aligned carbon nanotubes from non-metallic growth seeds

利用非金属生长种子风筝生长长的、排列整齐的碳纳米管

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuanjia Liu; Michiharu Arifuku; Noriko Kiyoyanagi; Masamitsu Satake; Taiki Inoue; Yoshihiro Kobayashi
通讯作者：
Yoshihiro Kobayashi