[发明专利]碳纳米管支持体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及将碳纳米管(下面用CNT表示)用作原料的纳米器件及其制作过程中必要的CNT载体等CNT支持体及其制造方法。

背景技术

近年来，作为使纳米技术飞跃发展的新原料，碳纳米管(CNT)受到关注。作为将CNT用作原料的纳米器件，例如，可以举出原子力显微镜用的CNT探针、将CNT用作电路元件的量子效应晶体管(量子効果トランジスタ)等。

下面，对作为CNT纳米器件之一例的CNT探针加以说明。能以原子水平测出试样表面的物性信息的隧道显微镜(STM)或原子力显微镜(AFM)等扫描型探针显微镜(SPM)正在被开发出来。为了采用SPM得到试样表面的物性信息，必需有直接接触试样表面、测出信息的探针。还有，作为SPM一种的AFM，采用CNT探针，可以高分辨率测定DVD光盘的表面凹凸，对DVD光盘的表面物性测定是不可缺少的测定装置。另外，采用CNT探针的SPM，不仅对试样的表面形状，而且在电学物性或磁学物性等的测定中也可以利用。例如，作为SPM之一种的磁力显微镜(MFM)，可用于从强磁性探针与试样间的磁力测定试样的磁区结构。

目前，CNT探针在悬臂部形成突出部，该突出部前端由尖锐加工过的硅悬臂构成。该突出部尖锐的前端作为探针点，使该前端接触试样表面，测出与试样表面的物理的、化学的相互作用，得到原子结构信息、磁性信息、官能团信息、电子信息等物性信息。

物性信息的分辨率，当然是探针点愈尖锐愈高。但是，即使突出部的前端采用半导体技术进行尖锐加工，但采用现有的技术水平使前端的直径达到数十nm以下是困难的。这其中，人们发现了碳纳米管，H.Dai等在NATURE(Vol.384，pp.147-150(14November 1996))(非专利文献1)中提出把碳纳米管附着在所述突出部的碳纳米管探针。

碳纳米管的直径D为约1nm至数十nm，轴长L也有数μm。其长宽比(L/D)为数百至数千，作为SPM用的探针，具有最佳的性质，作为在悬臂突出部上固定了CNT的CNT探针已经实用化。

本发明人等已经发明、公开了把CNT探针制造中不可缺少的将CNT更牢固地固定在所述悬臂突出部的2种方法。第1种方法是通过采用涂敷被膜把碳纳米管被覆固定在突出部表面的方法，作为特开2000-227435公报(专利文献1)已经公开。第2种方法是对碳纳米管的基端部通过照射电子束或电流通电，使其熔接在突出部表面的方法，作为特开2000-249712公报(专利文献2)已经公开。

【专利文献1】特开2000-227435公报

【专利文献2】特开2000-249712公报

【非专利文献1】H.Dai et al.，NATURE，Vol.384，pp.147-150(14 November 1996)

发明的公开

发明所要解决的课题

在研制纳米器件时，例如，像CNT探针那样，在设想力学负荷下它的功能时，对向纳米尺寸的选择的局部区域进行高精度且牢固的部件固定技术是不可缺少的。对操作探针显微镜用的探针材料来说，希望其具有前端曲率应尽可能小，磨耗等的损伤尽量小的性质，CNT具有纳米大小的直径，机械强度也优良，比现有的硅悬臂能够赋予更优良的性能。

但是，在安装CNT时，必须牢固固定，以使得CNT不会由于在探针使用中扫描时或在气氛中暴露时的施加应力而从探针脱离。CNT的固定处理，例如，如所述专利文献2所示，在扫描型电子显微镜(SEM)内部设置CNT的固定部位照射电子束，使气氛中的残留烃发生分解，通过在CNT的根部附近堆积无定形碳(a-C)，对CNT进行固定。

然而，当将无定形碳用于CNT的固定时，无定形碳的低导电性成为重要的缺点。作为使用CNT的纳米器件，多数要求具有高导电性。作为例子，可以举出作为所述SPM之一种的扫描型隧道显微镜(STM)、以及将CNT作为纳米晶体管等的纳米电子部件使用的电子电路。然而，无定形碳是无非晶性的，而且，作为形成无定形碳的碳原子，多以电子结构为sp³而存在，多数电子被定域化，对电流无贡献。因此，无定形碳具有低导电性，对所述要求必需高导电性的用途是不适用的。为了提高所述纳米器件的性能，与CNT的结合部必需有高导电性。