碳纳米管支持体及其制造方法

专利名称:碳纳米管支持体及其制造方法
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(量子効果卜，> 7 7夕)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 —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Inm至数十nm，轴长L也有数μ m。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。
另外，采用所述固定方法可进行固定处理的CNT，从SEM的分辨率考虑，仅限于直 径数nm的多层CNT。即，采用所述固定方法时，不能制造采用单层或2层等细径CNT的探 针。另外，透射型电子显微镜(TEM)与一般的SEM相比，可进行高分辨率观察，但由于在高 真空中( I(T5Pa)进行观察，即使照射电子束，无定形碳在CNT根部附近也不发生堆积，不 能固定CNT。
因此，本发明的目的是为了解决所述问题，提供一种在气氛中残留烃极少的高真 空状态下，可进行牢固的CNT固定处理，采用单层或2层等细径CNT的CNT纳米器件，以及 其制作过程中必要的CNT载体等CNT支持体及其制造方法。
用于解决课题的手段
本发明的第1形态涉及CNT支持体，在支持体的支持部固定了 CNT的CNT支持体 中，在所述支持部的表面形成下侧石墨层，将CNT固定部接触配置在所述下侧石墨层的表 面，通过进一步使上侧石墨层被覆所述固定部，使所述CNT固定于所述支持部。
本发明的第2形态涉及CNT支持体，在支持体的支持部固定了 CNT的CNT支持体 中，在所述支持部的表面配置CNT的固定部，在所述固定部及其近旁的所述支持部表面形 成上侧石墨层，通过使所述上侧石墨层被覆所述固定部，使所述CNT固定于所述支持部。
本发明的第3形态涉及CNT支持体，在第1或2形态中，至少在所述上侧石墨层的 外面形成无定形碳层。
本发明的第4形态涉及CNT支持体，在第1 3形态中，所述支持体为悬臂，所述 支持部是在所述悬臂上突出形成的突出部，所述固定部为所述CNT的基端部，所述CNT支持 体为所述CNT基端部固定于所述突出部且所述CNT的前端部从所述突出部突出设置的CNT 探针。
本发明的第5形态涉及CNT支持体，在第1 3形态的任一形态中，所述支持体为 电路基板，所述CNT为电路元件，所述支持部为接合所述CNT的接合位置，所述固定部为所 述CNT的端部，所述CNT支持体为在所述接合部固定了所述CNT端部的CNT电路基板。
本发明的第6形态涉及CNT支持体，在第1 3形态的任一形态中，所述支持体为
5刀刃(f 4 7工7 7 )，所述支持部为所述CNT突出的边缘部，所述固定部为所述CNT的端 部，所述CNT支持体为在所述边缘部固定了所述CNT端部的CNT支架(力一卜U 7 7 )。
本发明的第7形态涉及CNT支持体，在第1 6形态的任一形态中，通过所述上侧 石墨层及/或所述下侧石墨层将所述CNT固定于所述支持部的部位存在1处以上。
本发明的第8形态涉及CNT支持体的制造方法，在支持体的支持部固定了 CNT的 CNT支持体的制造方法中，在所述支持部的表面形成堆积含有碳分子或有机物的碳物质所 得到的碳物质层，将CNT固定部接触配置在所述碳物质层的表面，在所述固定部及/或固定 部近旁的被照射区域，照射电子束或离子束，使所述碳物质层发生分解，通过由所述分解形 成的碳膜被覆所述固定部，将所述CNT固定于所述支持部。
本发明的第9形态涉及CNT支持体的制造方法，其特征在于，在支持体的支持部固 定了 CNT的CNT支持体的制造方法中，在所述支持部的表面配置CNT的固定部，在所述固定 部及/或其近旁的所述支持部表面形成堆积含有碳分子或有机物的碳物质所得到的碳物 质层，对所述固定部及/或固定部近旁的被照射区域照射电子束或离子束，使所述碳物质 层发生分解，通过由所述分解形成的碳膜被覆所述固定部，将所述CNT固定于所述支持部。
本发明的第10形态涉及CNT支持体的制造方法，在第8或9形态中，将规定质量 的所述碳物质配置在容器内，向所述容器内加入所述支持体后，将所述容器密封，加热所述 容器，使所述碳物质蒸发，使所述碳物质在包含所述支持部的所述支持体的表面堆积，形成 所述碳物质层。
本发明的第11形态涉及CNT支持体的制造方法，在第10形态中，配制将所述碳 物质混合于溶剂中的规定浓度的碳物质溶液，将所述碳物质溶液的规定体积注入所述容器 中，通过加热，从所述容器中除去溶剂，使所述规定质量的碳物质残留配置在所述容器内。
本发明的第12形态涉及CNT支持体的制造方法，在第10或11形态中，采用所述 碳膜将所述CNT的所述固定部被覆固定于所述支持部后，采用洗涤溶剂洗涤所述CNT支持 体，或加热所述支持体，除去附着在所述CNT支持体的表面的所述碳物质。
本发明的第13形态涉及CNT支持体的制造方法，在第8 11形态的任一形态中， 所述碳膜为无定形碳膜或石墨膜。
本发明的第14形态涉及CNT支持体的制造方法，在第8 13形态的任一形态中， 所述碳分子为富勒烯(7，一 > > )或内包金属的富勒烯。
本发明的第15形态涉及CNT支持体的制造方法，在第8 13形态的任一形态中， 所述有机物含有碳以外的成分，通过所述分解，所述碳以外的成分挥发，形成所述碳膜。
本发明的第16形态涉及CNT支持体的制造方法，在第8 15形态的任一形态中， 所述支持体为悬臂，所述支持部是在所述悬臂上突出形成的突出部，所述固定部为所述CNT 的基端部，所述CNT支持体为所述CNT基端部固定于所述突出部、且所述CNT的前端部从所 述突出部突出设置的CNT探针。
本发明的第17形态涉及CNT支持体的制造方法，在第8 15形态的任一形态中， 所述支持体为电路基板，所述CNT为电路元件，所述支持部为接合所述CNT的接合位置，所 述固定部为所述CNT的端部，所述CNT支持体为在所述接合部固定了所述CNT端部的CNT 电路基板。
本发明的第18形态涉及CNT支持体的制造方法，在第8 16形态的任一形态中，
6所述支持体为刀刃，所述支持部为所述CNT突出的边缘部，所述固定部为所述CNT的端部， 所述CNT支持体为在所述边缘部固定了所述CNT的端部的CNT支架。
发明效果
按照本发明的第1形态，在支持部的表面形成下侧石墨层，另外，通过使上侧石墨 层被覆所述CNT的固定部将所述CNT固定。因此，所述CNT及所述支持部，通过具有高导电 性的石墨层，形成电导通状态。因此，在必须电子导通的用途中，可提供高效率的部件，该部 件可用于制造高灵敏度且高性能的电子及电气装置。
石墨，由于仅由具有Sp2电子结构的碳原子形成，故自由电子以高密度存在。另外， 与无定形碳等相比，结晶性高，因此，所述自由电子的移动性高。而且，由于石墨的结构类似 于CNT的结构，在石墨与CNT结合时，通过石墨与CNT的亲和性，可以得到高粘合状态，因 此，可以降低所述结合界面中电子移动的阻碍。根据这些理由，石墨层及CNT与石墨层的界 面导电性高。该高导电性，当所述CNT用作电子导通材料即导电材料时，将被导通的电子即 电向所述支持部引导时，对降低所述电子的损失是有用的。
例如，当所述CNT用作扫描型隧道显微镜(STM)的探针时，为了检测通过所述探针 的隧道电流，必须将所述隧道电流向所述探针支持部引导。如果所述探针与所述支持部的 接合部的导电性低时，所述隧道电流的损失升高，因此，所述STM的灵敏度降低。通过使所 述接合部成为石墨层，可降低所述隧道电流的损失，因此，可以提供高灵敏度的STM。
另外，当CNT用作电路中的电路元件时，为使所述电路工作，必须将通过所述CNT 的电流向支持所述CNT的支持部引导。当所述CNT与所述支持部的结合部的电阻高时，向 所述支持部引导的电流降低，因此，所述电路的性能降低。通过使所述接合部成为石墨层， 可以防止所述接合部的电流降低，因此，可以提供高性能的电路。
按照本发明的第2形态，由于CNT的固定部表面及其近旁的支持部表面全部被上 侧石墨层被覆，通过所述石墨层将所述CNT固定于所述支持部，因此，可以采用被简化的结 构得到所述CNT及所述支持部的结合部的导电性高的CNT支持体。
在第1形态中，存在下侧石墨层及上侧石墨层，所述CNT及所述支持部的导电及粘 接，依赖于两个石墨层。然而，当上侧石墨层直接地与支持部接触，并且与CNT也接触时，仅 通过所述上侧石墨层，可以确保所述导电及粘接，因此，下侧石墨层是不必要的。因此，在本 形态中，所述上侧石墨层与所述CNT及所述支持部直接地接触，可以简化所述CNT支持体的 结构。
在本形态中，所述CNT及所述支持部不一定必须直接地接触，例如，所述CNT及所 述支持部的中间也可存在无定形碳。在该状态中，由于所述无定形碳为低导电性，故所述 CNT及所述支持部的导电，依赖于所述上侧石墨层，因此，所述上侧石墨层的高导电性变得
更重要。
按照本发明的第3形态，由于至少在上侧石墨层的外面形成无定形碳层，通过所 述无定形碳层使所述石墨层得到增强，因此，可以得到机械性牢固并且导电性高的CNT与 支持部的接合部。
这里的无定形碳层，在与上侧石墨层和支持部接触的表面(内面)相对侧的表面 (外面)形成。然而，所述无定形碳层也可超过所述石墨层的周边连续地形成。另外，所述 无定形碳层也可直接地接触所述支持部及/或所述固定部，此时，所述无定形碳层具有增
7加所述石墨层与所述支持部及/或所述固定部结合的作用。
按照本发明的第4形态，支持部是在悬臂上突出形成的突出部，另外，固定部为 CNT的基端部，而且，所述CNT的前端部为CNT探针，故具有高导电性物质的石墨作为所述 CNT及所述支持部的接合部，因此，可以得到具有高灵敏度的扫描型探针显微镜(SPM)。
在所述SPM中，作为根据电特性检查物性的装置，可以举出扫描型隧道显微镜 (STM)、开尔文(》> Ii > )探针力显微镜(KFM)及静电力显微镜(EFM)等。
在这些SPM中，如第1形态的说明中所述，为了得到高灵敏度，探针、悬臂及它们的 接合部必须具有高导电性。因此，本发明中的石墨层，可用于确保所述接合部的高导电性， 另外，可牢固接合作为所述探针的CNT与作为悬臂的突出部的支持部。
按照本发明的第5形态，所述支持体为电路基板，所述CNT为电路元件，所述支持 部为接合所述CNT的接合位置，因此，即使使用的电流微小，也可以得到高性能的电路。
CNT可用作三极管、二极管、电容及电感器等电子部件，由于这些电子部件细小，与 使用硅的Pn结的电子部件相比，期待可使用更低的电流而发挥高性能。
然而，在这些CNT电路元件与基板的接合部，当产生电流损失时，则不能发挥这些 CNT电路元件的高性能。通过将本发明的石墨层用作所述接合部，可得到消耗电流微小且高 性能的CNT电路。
按照本发明的第6形态，所述支持体为刀刃，所述支持部为CNT突出的边缘部，所 述CNT支持体为CNT支架，在所述CNT支架中CNT被稳定固定，因此，所述CNT向悬臂的突 出部的移动变得容易。
在CNT支架中，通常CNT在边缘部上以不粘接状态设置。然而，在该状态，在刀刃 移动时，所述CNT存在脱落的可能性。通过将所述CNT固定在所述边缘部，可使所述CNT向 其他支持部的移动容易而可靠。移动后，通过用电子或离子束切断所述CNT，分离两支持部。
按照本发明的第7形态，CNT固定于支持部的部位为1处或多处，故可以提高制造 上的灵活性。
为了在CNT与支持部之间赋予高导电性，且为了得到CNT牢固固定于支持部的CNT 支持体，不一定必须在所述支持部的全部表面上形成石墨层，另外，也不必在所述支持部的 表面正上方存在CNT的全部区域中形成石墨层。即，为了得到本发明中的CNT支持部，也可 仅在所述表面及所述区域的极小一部分上形成。
另外，所述石墨层不必连续地形成，即使所述区域中所述石墨层以岛状形成，也可 以得到具有高导电性且牢固的接合部。这种岛状石墨层，例如，在第8形态中，通过电子束 或离子束照射2处或多处可以得到。
本形态中的石墨层，与在所述全部表面或所述全部区域形成的石墨层相比，可简 单地制造，并且具有高导电性，且可得到牢固的固定。
按照本发明的第8形态，在所述支持部的表面形成了堆积含有碳分子或有机物的 碳物质所得到的碳物质层，使CNT的固定部接触配置在所述碳物质层的表面，对所述固定 部及/或固定部近旁的被照射区域照射电子束或离子束，使所述碳物质层发生分解，通过 由所述分解所形成的碳膜被覆所述固定部，将所述CNT固定于所述支持部，由此，与所述 CNT同样，通过含碳的所述碳物质层的分解，再构筑碳结构，将所述固定部被覆，可将所述 CNT牢固固定于所述支持部。因此，在高真空( I(T5Pa)下进行观察的透射型电子显微镜(TEM)内部，边进行高分辨率观察，边在气氛中的残留烃极少的高真空状态下，通过进行所 述碳物质层的分解，可进行牢固的CNT固定处理。而且，通过高分辨率观察下的CNT固定处 理，以现有的固定方法不能实现的、采用单层或2层等细径CNT的CNT纳米器件等的CNT支 持体的制造成为可能。还有，固定处理使用的电子显微镜如所述TEM那样，优选具有高分辨 率，可使用在与TEM同样的高真空下可进行观察的、具有高分辨率的SEM。
本发明可以使用的CNT支持体，可以举出由CNT的基端部被固定在悬臂的突出部 的CNT探针构成的CNT探针、在电路基板上CNT被作为电路元件固定安装的量子效应晶体 管等的CNT纳米器件，另外，本发明也可以适用于在部件制作过程中，用于负载单一或多个 CNT并运送至规定位置的CNT载体。
本发明人等对各种碳物质原料进行研究的结果发现，作为所述碳分子，富勒烯 (Cn :n ^ 60)是优选的。例如，当为富勒烯C6tl时，例如，通过照射电子束，引起电子束诱导 反应，C6tl分子的球壳状结构发生分解，变成层状的无定形结构，在电子束照射区域的中心部 产生碳结构再构筑，照射区域中的碳原子产生共价结合，使CNT的固定成为可能。而且，还 发现当进行电子束照射时，变成石墨结构。从这些发现可知，富勒烯也可使所述固定部的堆 积物具有电导性，对CNT支持体是合适的。另外，通过电子束照射量的调整，照射区域可选 择形成无定形或石墨结构，特别是通过形成石墨层，可变性为能电连接的区域，在纳米器件 等方面可进行范围宽广的应用展开。
在所述第8形态中，在所述支持部的表面形成所述碳物质层后，配置所述CNT的固 定部，本发明包含在进行所述固定部的配置后形成所述碳物质层的形态。即，按照本发明的 第9形态，在所述支持部的表面配置CNT的固定部，在所述固定部及/或其近旁的所述支持 部表面形成堆积含有碳分子或有机物的碳物质所得到的碳物质层，在所述固定部及/或固 定部近旁的被照射区域照射电子束或离子束，使所述碳物质层发生分解，通过由所述分解 而形成的碳膜被覆所述固定部，将所述CNT固定于所述支持部，因此，与所述第8形态同样， 通过所述碳物质层的分解，再构筑碳结构，对预先配置在所述支持部表面的所述固定部进 行被覆，可将所述CNT牢固固定于所述支持部。
按照本发明的第10形态，把规定质量的所述碳物质配置在容器内，向所述容器内 加入所述支持体后，将所述容器密封，加热所述容器，使所述碳物质蒸发，使所述碳物质在 包含所述支持部的所述支持体的表面堆积，形成所述碳物质层，因此，例如，当富勒烯C6tl用 作所述碳物质时，以400°c加热，C6tl发生升华，当保持该加热温度的时间(升华时间)时，通 过改变封入的C6tl量，可以控制堆积的C6tl分子膜厚。因此，按照本实施形态，根据各种CNT 纳米器件，可以形成可适用的用于CNT固定的所述碳物质层。
按照本发明的第11形态，配制将所述碳物质混合于溶剂中的规定浓度的碳物质 溶液，把所述碳物质溶液的规定体积注入所述容器中，通过加热，从所述容器中除去溶剂， 使所述规定质量的碳物质残留配置在所述容器内，因此，可根据溶液法，进行所述碳物质溶 液的浓度配制，以最小限度量使所述碳物质堆积在所述支持体表面，可以谋求CNT固定处 理费用的降低。特别是各种富勒烯是较昂贵的碳原料，根据本实施形态的实施，可以实现材 料成本的削减。
按照本发明的第12形态，采用所述碳膜将所述CNT的所述固定部被覆固定于所述 支持部后，采用洗涤溶剂洗涤所述CNT支持体，或加热所述支持体，除去附着在所述CNT支持体表面的所述碳物质，因此，可通过所述洗涤或所述除去，回收固定处理时不要的碳物质 加以再利用，实现CNT支持体的制造成本降低。
按照本发明的第13形态，通过将CNT固定强度优良的无定形碳膜、或除固定强度 外还具有导电性的石墨膜用于所述碳膜，可以提供适于CNT探针或CNT纳米器件等的CNT 支持体的制造方法。
按照本发明的第14形态，将所述富勒烯Cn用于所述碳分子，可实现更牢固的CNT 固定，另外，使用内包金属的富勒烯Cn-M(M:金属元素)，通过内包金属元素的作用而具备 导电性，可进行CNT固定。
按照本发明的第15形态，所述有机物含有碳以外的成分，通过所述分解，所述碳 以外的成分挥发，形成所述碳膜，因此，与由所述碳分子而得到的碳物质层同样，从所述有 机物得到的所述碳膜，与所述CNT同样，通过含碳的所述碳物质层的分解，再构筑碳结构， 将所述固定部被覆，可将所述CNT牢固固定于所述支持部。在所述有机物中混合溶剂，配制 规定浓度的碳物质溶液，通过加热除去溶剂时，如沸点低则担心挥发量大，故沸点高者是优 选的，作为液体，例如，可以使用苯。另外，作为有机物质，优选在所述支持体表面以纳米尺 寸薄膜化，例如，除了二胺及蒽等有机EL(电致发光)物质以外，可以使用萘、菲(7工f > 卜 > 力 > )、芘、茈等芳香族化合物；有机分子半导体；花青色素、β -胡萝卜素等有机色素 分子；卟啉(水。丨J 7 4丨J > )、联六苯、六噻嗯(七夕* f工二 > )、特氟隆(歹7 口 > (注 册商标))、并五苯( >)、石蜡、联乙炔、酞菁等有机薄膜材料。有机物质的薄膜化， 可采用公知的有机分子定向薄膜形成技术或真空蒸镀技术来进行。
按照本发明的第16形态，在突出形成于所述悬臂上的所述突出部上固定所述CNT 的基端部，所述CNT的前端部从所述突出部突出设置的CNT探针的制造方法中，在所述突出 部形成所述碳物质层，可更牢固地固定细径CNT，可提供适于AFM及MFM等SPM的、更细微 的、且可局部高精度测定的高精度CNT探针。
本发明也可适用于量子效应晶体管等纳米器件的制造，按照本发明的第17形态， 可以制造由在所述支持部的所述接合位置形成所述碳物质层，将所述CNT作为细微形态的 电路元件，在所述电路基板的所述接合部牢固固定了所述CNT端部的CNT电路基板所构成 的纳米器件。
本发明也可适用于所述专利文献1或2所示的CNT探针制造用CNT载体(刀刃)。 即，按照本发明的第18形态，可以制造例如，使CNT前端部附着于刀刃，CNT基端部从所述 刀刃的刀尖延伸，将CNT基端部固定于悬臂突出部的场合，在所述支持部的所述结合位置 形成所述碳物质层，在所述刀刃的所述边缘部，更牢固地固定了所述CNT端部的CNT支架。
附图的简单说明

图1
下侧及上侧石墨层与CNT大致平行形成时的概要工序图。
图2
下侧及上侧石墨层与CNT大致垂直形成时的概要工序图。
图3
仅上侧石墨层与CNT大致平行形成时的概要工序图。
图4
仅上侧石墨层与CNT大致垂直形成时的概要工序图。
图5
石墨层在支持部表面及CNT表面部分形成时的模式结构图。
图6
本发明的实施形态中的碳物质层的形成工序图。
图7
显示形成富勒烯分子层的一实验例的TEM照片。
10[0080]
图8
向刀刃11上形成碳物质层的工序图。
图9
说明用CNT支架进行CNT转移处理的模式工序图。
图10
显示在CNT支架形成富勒烯分子层的实验例的TEM照片。
图11
显示改变图5的实验与混合浓度及升华时间的另一实验例的TEM照片。
图12
显示富勒烯分子层的薄层化成功的实验例的TEM照片。
图13
显示对富勒烯C6tl分子的封入量Y( μ Μ)与升华时间X (分)，分子膜厚Z (nm) 的变化的图。
图14
在支持部形成富勒烯等碳物质层的支持体的模式图。
图15
富勒烯分子及其面心立方晶格的模式分子结构图。
图16
显示向悬臂突出部固定CNT的工序的图。
图17
使电子束会聚在富勒烯分子膜上的照射实验的2个例子中的TEM照片及 显示束面积的照片。
图18
另一电子束照射实验例的TEM照片及显示束面积的照片。
图19
显示通过电子束照射，富勒烯分子膜变成石墨膜的过程的TEM照片。
图20
显示通过电子束照射进行的CNT固定实验例的TEM照片。
图21
显示由于形成石墨层而使导电率增加的图。
图22
显示形成了石墨层的CNT支持体的机械强度评价的TEM照片。
图23
采用本实施形态涉及的CNT支持体制造方法，含有固定的CNT电路元件的 量子效应晶体管的概略构成图。
符号的说明
0097]1石英管0098]2富勒烯溶液0099]3富勒烯0100]4硅悬臂材料0101]5玻璃绵材料0102]6抽吸口0103]7燃烧器0104]8真空密封0105]9富勒烯分子层0106]10堆积物0107]11刀刃0108]12电子显微镜室0109]13悬臂0110]14突出部0111]15CNT0112]15a基端部0113]16富勒烯分子层0114]17电子束0115]18支持体[0116]18a 支持部
19 碳物质层
100 硅基板
101 氧化膜
102 表面
103 碳物质层
104 CNT
105 源电极层
106 漏电极层
107 栅电极层
201 下侧石墨层
202 上侧石墨层
203 间隙层
204 增强层
301 电压图
302 电流图
303 15秒时间带
304 10秒时间带
305 10秒时间带
实施本发明的最佳方案
下面，根据附图，对本发明涉及的CNT支持体及其制造方法的实施形态加以详细 说明。
本实施形态涉及在悬臂上突出形成的突出部上固定CNT的基端部，所述CNT的前 端部从所述突出部突出设置的CNT探针及其制造工序例。
图1为下侧及上侧石墨层与CNT大致平行形成时的概要工序图。在支持部18a (IA) 上形成碳物质层19(1B)，在碳物质层19的上侧，相对碳物质层19的表面大致水平地配置 CNT15(1C)。其次，当照射电子束或施加电流时，碳物质层19变成下侧石墨层201，同时，碳 物质堆积在CNT15的上侧，变成石墨，形成上侧石墨层202 (ID)。下侧石墨层201及上侧石 墨层202在结晶学上无差异，差异点仅在于相对CNT15及支持部18a的位置。下侧石墨层 201及上侧石墨层202，既可互相至少部分地相互接触，也可以至少部分地接触CNT15。因 此，下侧石墨层201与上侧石墨层202之间、下侧石墨层201与CNT15之间、及/或上侧石 墨层202与CNT15之间也可存在间隙层203 (IE)。这里的间隙层203，既可以是空隙，也可 以由作为材料的碳物质或无定形碳形成。另外，由无定形碳等形成的增强层204也可以在 上侧石墨层202的更上侧形成(IF)。
图2为下侧及上侧石墨层与CNT大致垂直地形成时的概要工序图。在支持部前端 18b (2A)上形成碳物质层19(2B)，在支持部18a的上侧，CNT15相对于碳物质层19的表面 大致垂直地配置(2C)。其次，对CNT15的基端部15a照射电子束或施加电流时，碳物质层 19的基端部15a周边存在的部分，变成下侧石墨层201，同时，碳物质堆积在基端部15a的 上侧，变成石墨，形成上侧石墨层202 (2D)。另外，代替(2B)所示的工序，在支持部前端18b上形成碳物质层19(2E)，在支持部前端18b的上侧，相对于碳物质层19的表面大致垂直地 配置CNT15 (2F)，然后，形成下侧石墨层201及上侧石墨层202 (2G)，所述石墨层与CNT15大 致垂直地形成。下侧石墨层201及上侧石墨层202，在结晶学上无差异，不同点仅在于相对 CNT15及支持部18a的位置。下侧石墨层201及上侧石墨层202，既可以互相至少部分地相 互接触，也可以至少部分地接触CNT15。因此，下侧石墨层201与上侧石墨层202之间，下侧 石墨层201与CNT15之间、及/或上侧石墨层202与CNT15之间也可存在间隙层203 (2H)。 这里的间隙层203，既可以是空隙，也可以由作为材料的碳物质或无定形碳形成。另外，在这 里，由无定形碳等形成的增强层204也可以在上侧石墨层202的更上侧形成(21)。
图3为仅上侧石墨层与CNT大致平行地形成时的概要工序图。在支持部18a(3A) 上，相对于支持部18a的上侧表面大致水平地配置CNT15(3B)。其次，在支持部18a的上侧 表面及CNT15上，形成碳分子层19 (3C)。然后，照射电子束或施加电流时，碳物质层19变成 上侧石墨层202 (3D)。上侧石墨层202，既可与支持部18a至少部分地接触，也可与CNT15 至少部分地接触。因此，在上侧石墨层202与支持部18a之间、及/或上侧石墨层202与 CNT15之间，也可存在间隙层203(3E)。这里的间隙层203，可以是空隙，也可以由作为材料 的碳物质或无定形碳形成。另外，由无定形碳等形成的增强层204，也可在上侧石墨层202 的更上侧形成(3F)。
图4为仅上侧石墨层与CNT大致垂直地形成时的概要工序图。在支持部18a(4A) 的上侧配置CNT15 (4B)，在支持部前端18b上及CNT15的基端部15a上，与CNT15大致垂直 地形成碳物质层19(4C)。其次，对基端部15a照射电子束或施加电流时，碳物质层19的基 端部15a周边存在的部分变成上侧石墨层202 (4D)。另外，代替(4B)所示的工序，在支持 部前端18b上，大致垂直地设置CNT15(4E)，在支持部前端18b上形成碳物质层19(4F)，在 CNT15的基端部15a附近进行石墨形成(4G)，与CNT15大致垂直地形成上侧石墨层202。上 侧石墨层202与支持部18a既可至少部分地接触，也可与CNT15至少部分地接触。因此，在 上侧石墨层202与支持部18a之间、及/或在上侧石墨层202与CNT15之间，也可存在间隙 层203 (4H)。这里的间隙层203，可以是空隙，也可由作为材料的碳物质或无定形碳形成。另 外，由无定形碳等形成的增强层204，也可在上侧石墨层202的更上侧形成(41)。
图5为石墨层在支持部表面及CNT表面部分地形成时的模式结构图。同图(5A) 为上侧石墨层202仅在1处形成时的结构图，同图(5B)为上侧石墨层202在2处形成时的 结构图。在本发明中，石墨层也可在3处以上存在，所述石墨层也可存在下侧石墨层201及 上侧石墨层202，石墨层相对于CNT也可以是大致水平的、大致垂直的、或大致水平和大致 垂直的组合的，这是不言而喻的。
图6为碳物质层的形成工序。首先，进行富勒烯C6tl浓度的调整。如同图(6A)所 示，将富勒烯C6tl的单分散的原料与溶剂(甲苯)在石英管1中进行混合，配制规定浓度的 富勒烯溶液2。通过石英管1的加热，使甲苯挥发、除去，如(6B)所示，规定质量的富勒烯3 残留在石英管1内壁上。预先制作制成细微片状的硅悬臂材料4，把硅悬臂材料4放入残留 配置有富勒烯3的石英管1(参照(6C))。硅悬臂材料4由单面蒸镀了 Pt膜的硅Si片制 成。如(6D)所示，硅悬臂材料4用过滤用玻璃绵材料5夹住放入石英管1内。
其次，进行硅悬臂材料4的密封处理(参照(6D)及(6E))。将石英管1的开口侧 与抽吸口 6连接，进行真空抽吸。另外，用燃烧器7加热石英管1的抽吸口 6附近，加以熔
13融，进行真空密封。将石英管1的开口侧真空密封8的石英管1以400°C加热，使富勒烯3 升华。升华的富勒烯3通过玻璃绵材料5堆积在硅悬臂材料4的表面，形成碳物质层。在 该堆积过程中，富勒烯3中含有的杂质通过玻璃绵材料5被除去。
采用所述形成工序，可将碳物质层堆积、形成在硅悬臂材料4的表面。下面，对碳 物质层形成条件的验证实验加以说明。使富勒烯C6tl对于甲苯的混合浓度及升华(400°C的 加热)时间进行改变来进行验证实验。
首先，确认了采用所述形成工序得到的富勒烯分子层(碳物质层)的堆积。图7 示出，采用相对于甲苯500 μ L，0. 15mM的富勒烯C6tl混合浓度的富勒烯溶液，以400°C加热、 进行30分钟升华处理的实验例的TEM照片。此时，发现富勒烯分子层9由约3层的堆积物 10构成。
另外，进行碳物质层形成条件的验证，在将碳物质层的被形成对象用于CNT支架 的刀刃上，形成由所述富勒烯构成的碳物质层。
图8示出在刀刃11上碳物质层的形成工序。这里，对刀刃11加以说明。在刀刃 11的边缘部上配置了多个CNT15的CNT支架，在任何1个CNT的基端部转移至悬臂13的突 出部14的CNT转移处理中使用。对向悬臂的CNT转移工序加以简单说明。图9示出CNT转 移工序。悬臂13是由悬臂部及在其前端形成的突出部14所构成的硅制部件。以使CNT15 对着该突出部14的方式配置CNT支架。悬臂13可通过3维移动机构(未图示)，调整XYZ 的3维移动，另外，同样地，CNT支架也配置为可以XYZ 3维移动。通过这些移动调整，以使 CNT前端区域(基端部)附着在突出部14上的方式使CNT15转移。在电子显微镜室12中 边放大投影边进行这些转移操作。再有，刀刃11具有尖锐的刀尖，任何可将CNT附着在本 体表面的结构的基材均可。例如，可以举出剃刀刃或割刀刃、将硅片的单边研磨成尖锐的刃寸。
对在刀刃11上的碳物质层的形成工序加以说明。首先，在进行富勒烯C6tl的浓度 调整后，与图6的图(6A)及(6B)的工序同样，将富勒烯C6tl的单分散的原料与溶剂(甲苯) 在石英管1中进行混合，配制规定浓度的富勒烯溶液(参照(8A))，通过加热除去甲苯，如 (8B)所示，规定质量的富勒烯3残留在石英管1内壁上。然后，先将细微形状的刀刃11放 入残留配置了富勒烯3的石英管1(参照(8C))。与(6D)及(6E)的工序同样，进行刀刃11 的密封处理(参照(8D)及(8E))。然后，将真空密封8的石英管1以400°C进行加热，使富 勒烯3升华，堆积在刀刃11表面，形成碳物质层。
已确认通过所述形成工序，在由硅片形成的刀刃11表面上得到的富勒烯分子层 (碳物质层)的堆积状态。图10的(IOA)及(IOB)示出，采用相对于甲苯500 μ L，LOmM的 富勒烯C6tl的混合浓度的富勒烯溶液，以400°C加热，进行2小时升华处理的实验结果的TEM 照片。从图10的照片确认，形成了厚度约3nm的富勒烯分子层。在图IO(IOB)所示的(IOA) 的富勒烯分子层的放大照片中，可知富勒烯分子层9由约4层堆积物10构成。另外，图11 示出使混合浓度及升华时间改变的实验例。同图(IlA)示出，采用相对于甲苯60yL，比图 10的场合多的3. OmM的富勒烯C6tl的混合浓度的富勒烯溶液，以400°C加热，进行2小时升 华处理的实验结果。同图(IlB)示出，采用相对于甲苯50 μ L，3. OmM富勒烯C6tl的混合浓度 的富勒烯溶液，以400°C加热，进行1小时升华处理的实验结果。在(IlA)及(IlB)的场合， 各自的富勒烯分子层厚为13nm、8.5nm。从这些实验可知，通过调整富勒烯溶液的混合浓度与升华时间，可以控制富勒烯分子层的厚度。
基于所述实验结果，将碳物质层形成条件进行各种改变，尝试制作尽可能薄的富 勒烯分子层。图12示出获得成功的薄层化的实验例。同图(12A)示出，采用相对于甲苯 50 μ L，3. OmM富勒烯C6tl的混合浓度的富勒烯溶液，以400°C加热，进行30分钟升华处理的 实验结果。同图(12B)示出，采用相对于甲苯30 μ L，LOmM富勒烯C6tl的混合浓度的富勒烯 溶液，以400°C加热，进行1小时升华处理的实验结果。在(12A)的情况下，采用较高的混合 浓度的富勒烯溶液，进行较短的加热处理。此时，富勒烯分子层厚为2. lnm，确认成功地进行 了薄层化。在(12B)的情况下，与(12A)相比，采用更稀的混合浓度的富勒烯溶液进行加热 处理。此时，富勒烯分子层厚也为4. 5nm,薄层化成为可能。
图13示出，基于本发明人等进行的各种实验而得到的、对于富勒烯C6tl分子的密封 量Υ(μΜ)与升华时间X(分钟)，分子膜厚Z(nm)的变化的汇总图。可知分子膜厚对升华时 间要比对富勒烯密封量更敏感。另外，在最薄膜化的实验例中，升华时间为15分钟，平均膜 厚为1.7nm。图15示出参考文献(篠原久典、斉藤弥八著、“ 7，一 > > ^化学i物理”、名 古屋大学出版会发行、1997年1月)中记载的富勒烯分子(15A)及其面心立方晶格(fee) 结构(15B)的模式图。从这些富勒烯分子结构数据可知，所述最薄分子膜仅相当于富勒烯 分子2 3个的厚度。
图14为在支持部18a上形成了层叠富勒烯3而成的碳物质层19的支持体18的 模式图。所述支持体18为硅基板、刀刃、悬臂等固定CNT的本体。该支持体18的支持CNT 的支持部18a上形成了层叠富勒烯3而成的碳物质层19。富勒烯3也可用其他碳物质置 换，这是不言而喻的。
其次，对采用本发明涉及的碳物质层进行CNT固定处理加以说明。在图12等所示 的富勒烯分子层上载置CNT，在加速电压调整至90kV的TEM内，在局部使电子束会聚照射硅 基板上的富勒烯分子膜，进行固定处理。会聚电子束的电流密度为约10_13A/nm2，这是通常 观察时的50 300倍的值。
图17为2个照射实验例，示出电子束照射前与照射后的TEM照片。同图(17A)、 (17B)及(17C)分别为一照射实验例的电子束照射前与照射后的TEM照片及束面积(1. 0M、 5秒)。同图(17D)、(17E)及(17F)为别的照射实验例的电子束照射前与照射后的TEM照 片及束面积(1.0M、1秒)。这些照射实验是使用通过采用所述图11的(IlB)的富勒烯溶 液的碳物质层形成条件得到的富勒烯分子层来进行的。同图(17A)、(17B)、(17D)及(17E) 中左侧的暗区为基板，从这些TEM照片可知，基板上的富勒烯分子层正变成无定形碳层。
为了与所述实验结果进行比较，采用其他碳物质层形成条件而得到的富勒烯分子 层进行了照射实验。图18示出使用通过采用所述图12的(12A)的富勒烯溶液的碳物质层 形成条件得到的、更薄的富勒烯分子层进行的照射实验例。同图(18A)、(18B)及(18C)示 出同照射实验例中的电子束照射前与照射后的TEM照片及束面积(1. 0M、15秒)。从图18 的(18B)的照片可知，与所述图17的实验结果相比，富勒烯分子层的无定形碳化可稳定进 行。
从改变电子束的照射条件，观察结构变化过程的实验可知，对富勒烯分子膜照射 电子束时，可以观察到大致划分的3阶段(富勒烯分子的移动、结构破坏、结构再构筑)的 形态变化。在富勒烯分子层上直径15nm的区域照射电流密度5X 10_13A/nm2的电子束时，照
15射约60秒后(注入量(剂量)2X108电子/nm2)，确认了在照射区域端部膜厚的增加。艮口， 已知照射区域外的富勒烯C6tl分子向能量高的区域凝集。此时，在照射区域的中心部分，C60 分子的球壳状结构开始破坏，变成无定形状态。从开始至120秒后，在照射区域的中心部产 生碳结构再构筑。在无定形碳堆积的部分可观察到层状结构。尽管结晶性不完全，但从晶 面间距确认了相当于石墨结构。从该结果可以认为，照射电子束120秒后(剂量为4X108 电子/nm2)的堆积物具有导电性，在该状态下CNT可被固定。
图19为显示通过电子束照射，富勒烯分子膜转变为石墨膜的过程的TEM照片。电 子束的直径为15nm。同图中(19A)为照射前的富勒烯分子膜，(19G)为照射电子束120秒 后。在这里，发生向富勒烯中心部的凝集、形成无定形碳、及形成石墨的3阶段过程。
图19的(19B)及(19C)为离照射区域约IOnm位置的放大TEM照片。(19B)为照 射前、(19C)为照射60秒后的照片，当比较照射前后时，可知照射60秒后的分子膜增加约1 分子层。这表示照射区域内随着结构变化，富勒烯分子从照射区域外缓慢移动。
图19的(19D)、(19E)及(19F)为照射区域的放大TEM照片。(19D)为照射前、 (19E)为照射60秒后、(16F)为照射90秒后的照片。可以确认，在照射60秒后，粒状物质 的结构发生破坏，形成无定形碳。可以确认，照射90秒后，形成新的层状结构。测定该结构 的晶面间距的结果可以确认，间距为0. 34nm，层状结构为石墨。石墨与无定形碳相比，具有 高导电率及与CNT的亲和性，形成CNT与支持部的结合部是最佳的。
如上所述，通过将富勒烯C6tl分子层用于碳物质层，通过电子束的照射引起电子束 诱导反应，C6tl分子的球壳状结构发生分解，变成层状的无定形结构。在电子束照射区域的 中心部产生碳结构再构筑，照射区域中的碳原子产生共价键，CNT的固定成为可能。另外， 也已判明，当进行电子束照射时，变成石墨结构，因此，富勒烯也可使所述固定部的堆积物 具有导电性，对CNT支持体是适宜的。另外，通过电子束照射量的调整，照射区域可选择形 成无定形或石墨结构。特别是通过石墨层的形成，能够变性为可电连接的区域，在纳米器件 等方面可进行范围宽广的应用。
下面，对采用本实施形态的CNT固定方法的、在悬臂突出部固定CNT的工序加以说 明。
图16示出在悬臂突出部固定CNT的工序。图16的(16A)示出刚将CNT15转移至 悬臂突出部14后的状态。在悬臂部13及悬臂突出部14的表面，富勒烯分子层16在所述 碳物质层形工序形成膜。其次，将CNT15的基端部15a从刀刃11转移至悬臂突出部14，在 CNT前端部从悬臂突出部14延伸的附着状态中，向着CNT15的基端部15a照射电子束17或 离子束。该束照射在TEM内的高真空下进行。基于所述电子束的诱导反应，根据CNT固定 机理，在高真空( I(T5Pa)下进行观察的透射型电子显微镜(TEM)内部，边进行高分辨率 观察，边在气氛中的残留烃极少的高真空状态下，通过进行所述碳物质层的分解，可进行牢 固的CNT固定处理。
将CNT15的基端部15a固定于悬臂突出部14前端后，如图16的(16B)所示，使刀 刃11轻轻地移动至下方。通过该移动，附着在刀尖上的CNT前端部发生分离，CNT前端部 从悬臂突出部14延伸的CNT探针原型完成。通过所述CNT固定处理，可以制造出在刀刃11 的边缘部，CNT的端部被更牢固固定的CNT支架。特别是在SEM内，通过所述专利文献2所 示的通过电子束照射或电流通电，使CNT基端部在突出部表面熔粘的方法所不能实现的、通过在高分辨率观察下的CNT固定处理，可以制造采用单层或2层等5nm以下的细径CNT 的CNT支持体。
图20为显示在图7等所示的形成了富勒烯分子层(2 3层)的Pt被覆的硅刀 刃上负载CNT，电子束照射的固定实验例的TEM照片。使用的CNT为采用电弧放电合成的多 层CNT。图20的(20A)模拟示出在硅基板上堆积的富勒烯分子层与CNT的束照射区域。同 图(20B)、(20C)及(20D)分别示出同区域近旁的CNT配置前的状态的TEM照片、同区域近 旁的CNT配置后且电子束照射前的状态的TEM照片、照射直径20nm及剂量3. 5 X IO8电子/ nm2的电子束120秒后的TEM照片。当把(20C)及(20D)的白色圆形表示的部分加以比较 时，通过对CNT的根部附近照射电子束，分子膜内的球壳状结构变得看不到，观察到层状结 构。另外，在层状结构上观察到无定形碳以覆盖CNT根部的方式堆积。
同图(20E)及(20F)为放大照片，分别为照射区域近旁的CNT配置后且电子束照 射前的TEM照片、及同区域近旁的照射电子束120秒后的TEM照片。观察到照射前的富勒 烯在照射后变成具有层状结构的物质。该层状结构中的晶面间距，与石墨中的晶面间距一 致。因此，通过在石墨层上以覆盖CNT根部分的方式堆积无定形碳，可以不损伤导电性，牢 固固定CNT。
图21为显示由于形成石墨层而使导电率增加的图。在使纳米管接触探针前端的 状态下，施加电压图301所示的电压IV。电流图302，在电子束照射前，电流显示为0。在 该状态下，实线内所示的时间带303、304及305中，分别进行15秒、10秒及10秒的电子照 射。在最初的照射中，在10秒的时滞后，电流值急剧上升。这里的时滞，可以认为是通过电 子束照射，为引起富勒烯的结构变化得到充分的活化能所必要的时间。通过该照射，开始形 成层状结构，导电性提高。当所述电子束返回至通常观察时的剂量时，电流值保持一定，因 此，可知在该剂量中不引起导电性发生变化的结构变化。可以认为即使在第2次及第3次 照射中，通过富勒烯进行石墨化，电流值也得到增加。
图22为显示形成石墨层的CNT支持体的机械强度评价的TEM照片。由通过固定 CNT，进行拉伸产生的悬臂的挠度，测定施加到固定部的力。同图(22A)为测定前的TEM照 片，(22B)为测定中的照片，(22C)为施加IOOnN力后的TEM照片。在(22C)中，纳米管彼 此或纳米管与基板发生滑动，不能测定固定部本身强度，但可以说具有耐受作为最小限的 IOOnN力的强度。该力当换算成帕斯卡时，达到约lOOGPa，是相当于纳米管拉伸强度的非常 牢固的固定。
本实施形态涉及的CNT支持体制造方法，除CNT探针外，对量子效应晶体管等纳米 器件的制造也可适用。图23示出采用同制造方法固定的CNT电路元件所制成的量子效应 晶体管的概略构成。在同图中，在硅基板100的表面形成氧化膜101。在氧化膜101的表面 102预先形成富勒烯等碳物质层103后，载置CNT104。然后，在TEM内，边进行高分辨率观 察，边进行所述碳物质层的分解，由此，可将CNT104固定配置于基板上。其次，在CNT两端 侧层叠形成源电极层105、漏电极层106，另外，通过在CNT104的中央层叠栅电极层107，完 成由CNT电路元件制成的量子效应晶体管。
本发明不限于所述实施形态，不超出本发明的技术范围的各种变形例及设计变更 等，不言而喻也包含在本发明的技术范围内。
产业上的利用可能性
17[0172] 按照本发明，提供一种组装了细微CNT的高精度CNT探针、量子效应晶体管等CNT 纳米器件，另外，由于可提供一种用于元件制作的CNT载体，故可提供一种利用CNT的细微 性及高导电性的高性能的电气及电子装置。因此，可以期待这些装置的通用化及高性能化。
权利要求
一种CNT支持体，其特征在于，在支持体的支持部固定了碳纳米管(下面称作CNT)的CNT支持体中，在所述支持部的表面形成下侧石墨层，将CNT固定部接触配置在所述下侧石墨层的表面，通过进一步使上侧石墨层被覆所述固定部，使所述CNT固定于所述支持部。
2.—种CNT支持体，其特征在于，在支持体的支持部固定了 CNT的CNT支持体中，在所 述支持部的表面配置CNT的固定部，在所述固定部及其近旁的所述支持部表面形成上侧石 墨层，通过使所述上侧石墨层被覆所述固定部，使所述CNT固定于所述支持部。
3.权利要求
1或2所述的CNT支持体，其中，至少在所述上侧石墨层的外面形成无定形 碳层。
4.权利要求
1 3中任一项所述的CNT支持体，其中，所述支持体为悬臂，所述支持部 是在所述悬臂上突出形成的突出部，所述固定部为所述CNT的基端部，所述CNT支持体为所 述CNT的基端部固定于所述突出部、且所述CNT的前端部从所述突出部突出设置的CNT探 针。
5.权利要求
1 3中任一项所述的CNT支持体，其中，所述支持体为电路基板，所述CNT 为电路元件，所述支持部为接合所述CNT的接合位置，所述固定部为所述CNT的端部，所述 CNT支持体为在所述接合部固定了所述CNT端部的CNT电路基板。
6.权利要求
1 3中任一项所述的CNT支持体，其中，所述支持体为刀刃，所述支持部 为所述CNT突出的边缘部，所述固定部为所述CNT的端部，所述CNT支持体为在所述边缘部 固定了所述CNT的端部的CNT支架。
7.权利要求
1 6中任一项所述的CNT支持体，其中，通过所述上侧石墨层及/或所述 下侧石墨层将所述CNT固定于所述支持部的部位存在1处以上。
8.CNT支持体的制造方法，其特征在于，在支持体的支持部固定了 CNT的CNT支持体的 制造方法中，在所述支持部的表面形成堆积含有碳分子或有机物的碳物质所得到的碳物质 层，将CNT固定部接触配置在所述碳物质层的表面，在所述固定部及/或固定部近旁的被照 射区域，照射电子束或离子束，使所述碳物质层分解，通过由所述分解形成的碳膜被覆所述 固定部，将所述CNT固定于所述支持部。
9.CNT支持体的制造方法，其特征在于，在支持体的支持部固定了 CNT的CNT支持体的 制造方法中，在所述支持部的表面配置CNT固定部，在所述固定部及/或其近旁的所述支持 部表面形成堆积含有碳分子或有机物的碳物质所得到的碳物质层，对所述固定部及/或固 定部近旁的被照射区域照射电子束或离子束，使所述碳物质层发生分解，通过由所述分解 形成的碳膜被覆所述固定部，将所述CNT固定于所述支持部。
10.权利要求
8或9所述的CNT支持体的制造方法，其中，将规定质量的所述碳物质配 置在容器内，向所述容器内加入所述支持体后，将所述容器密封，加热所述容器，使所述碳 物质蒸，使所述碳物质在包含所述支持部的所述支持体的表面堆积，形成所述碳物质层。
11.权利要求
10所述的CNT支持体的制造方法，其中，配制将所述碳物质混合于溶剂中 的规定浓度的碳物质溶液，将所述碳物质溶液的规定体积注入所述容器中，通过加热，从所 述容器中除去溶剂，使所述规定质量的碳物质残留配置在所述容器内。
12.权利要求
10或11所述的CNT支持体的制造方法，其中，采用所述碳膜将所述CNT 的所述固定部被覆固定于所述支持部后，采用洗涤溶剂洗涤所述CNT支持体，或加热所述 支持体，除去附着在所述CNT支持体的表面的所述碳物质。
13.权利要求
8 11任一项所述的CNT支持体的制造方法，其中，所述碳膜为无定形碳膜或石墨膜。
14.权利要求
8 13任一项所述的CNT支持体的制造方法，其中，所述碳分子为富勒烯 或内包金属的富勒烯。
15.权利要求
8 13任一项所述的CNT支持体的制造方法，其中，所述有机物含有碳以 外的成分，通过所述分解，所述碳以外的成分挥发，形成所述碳膜。
16.权利要求
8 15任一项所述的CNT支持体的制造方法，其中，所述支持体为悬臂， 所述支持部是在所述悬臂上突出形成的突出部，所述固定部为所述CNT的基端部，所述CNT 支持体为所述CNT的基端部固定于所述突出部、且所述CNT的前端部从所述突出部突出设 置的CNT探针。
17.权利要求
8 15任一项所述的CNT支持体的制造方法，其中，所述支持体为电路 基板，所述CNT为电路元件，所述支持部为接合所述CNT的接合位置，所述固定部为所述CNT 的端部，所述CNT支持体为在所述接合部固定了所述CNT端部的CNT电路基板。
18.权利要求
8 15任一项所述的CNT支持体的制造方法，其中，所述支持体为刀刃， 所述支持部为所述CNT突出的边缘部，所述固定部为所述CNT的端部，所述CNT支持体为在 所述边缘部固定了所述CNT端部的CNT支架。
专利摘要
本发明提供一种在气氛中的残留烃极少的高真空状态下，可进行牢固的CNT固定处理，采用单层或2层等的细径CNT的CNT纳米器件及、该制作过程中必需的CNT载体等CNT支持体及其制造方法。在支持体18上形成支持部18a。使CNT15的基端部15a转移至支持部18a，向CNT15的基端部15a照射电子束17或离子束。被覆基端部15a及支持部18a的碳物质层19通过所述电子束17或离子束，变成无定形碳层及石墨层。通过该石墨层，将CNT15固定于支持体18，制成CNT支持体。该束照射在TEM内的高真空下进行。
文档编号G01Q70/12GKCN101960286SQ200980106910
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月26日
发明者中山喜万, 千贺亮典, 平原佳织 申请人:独立行政法人科学技术振兴机构导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan