課題番号 ：S-16-NI-17
利用形態 ：技術代行
利用課題名（日本語） ：Rh触媒を用いた単層カーボンナノチューブの作製
Program Title (English) ：Single-walled carbon nanotube growth from Rh catalysts
利用者名（日本語） ：桐林星光1),小澤顕成1)，丸山隆浩2)
Username (English) ：H. Kiribayashi1), A. Kozawa1), T. Maruyama2)
所属名（日本語） ：1) 名城大学大学院理工学研究科, 2) 名城大学理工学部
Affiliation (English) ：1) Department of Materials Science and Engineering, Meijo University, 2)Department of Applied Chemistry,Meijo University

１．概要（Summary ）
単層カーボンナノチューブ（SWCNT）のエレクトロニクス応用実現には作製温度の低温化が望まれている。本研究では，Rhを触媒に用いることで，SWCNT成長温度の低温化を行った。また，Rh触媒の担持層として用いるAl2O3層の作製手法について検討した。
２．実験（Experimental）
SWCNT作製は高真空タイプのコールドウォール型化学気相成長（CVD）装置により行った。触媒にはAl2O3/SiO2/Si基板上に堆積させたRh粒子を用い，炭素原料にはエタノールを用いた。Al2O3膜はスパッタ蒸着により作製し，自然酸化させたものと大気中アニールにより熱酸化させたものを用いて比較した。作製したSWCNTは，ラマン分光，走査電子顕微鏡（SEM）および透過電子顕微鏡（TEM）により，また，Rh触媒粒子をTEM観察により評価した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
エタノール圧力を最適化することで，作製温度270℃と320℃で作製した試料のラマンスペクトルにおいてRBM(Radial Breathing Mode)ピークが観測された。すなわち，300℃程度の低温においても，SWCNTが生成することがわかった。また，作製温度600℃の場合，触媒担持層に用いるAl2O3層を熱酸化により作製するとSWCNT生成量が減少した。この原因を調べるため，600℃に加熱したRh触媒粒子のTEM観察を行ったところ，図に示すように，自然酸化により作製したAl2O3層上ではRh粒子の直径が1～2 nm程度であったのに対し，熱酸化により作製した場合，直径が3 nmと拡大している様子がみられた。熱酸化の場合，Al2O3膜上でRhの凝集が生じ，その結果，SWCNTの生成量が減少したと考えられる。

図　(a) 自然酸化により作製したAl2O3層上のRh触媒粒子と，(b)熱酸化により作製したAl2O3層上のRh触媒粒子のTEM像．

４．その他・特記事項（Others）
本研究の一部は，私立大学戦略的研究基盤形成支援事業「グリーンイノベーション研究拠点形成プロジェクト」の支援を受けました。TEM観察では名古屋工業大学の日原岳彦教授のお世話になりました。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) T. Maruyama, Y. Kozawa, T. Saida, S. Naritsuka, S. Iijima, Carbon, Vol. 116 (2017) p.p.128-132.
(2) H. Kiribayashi, T. Fujii, A. Kozawa, S. Ogawa, T. Saida, S. Naritsuka, T. Maruyama, J. Cryst. Growth, in press.
(3) H. Kiribayashi, T. Fujii, T. Saida, S. Naritsuka, T. Maruyama, MRS Advances, published online.
(4) T. Maruyama, A. Kozawa, T. Saida, S. Naritsuka, S. Iijima, 2016 MRS Fall Meeting, 平成28年11月28日.
６．関連特許（Patent）
なし