課題番号 ：S-17-MS-1007
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：Ru触媒を用いた単層カーボンナノチューブの作製
Program Title (English) ：Synthesis of Single-walled carbon nantoubes using Ru catalysts
利用者名（日本語） ：藤井貴之1), 丸山隆浩2)
Username (English) ：T. Fujii1), 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) Graduate School of Science and Technology、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）の電子状態はその構造に依存する。そのため，エレクトロニクス応用の実現には直径やカイラリティのそろったSWCNT作製技術の開発が必要である。本研究では，高融点金属であるRuを触媒に用いることで，直径やカイラリティの均一性の高いSWCNTの作製を試みた。
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）装置を用いて行った。触媒にはAl2O3/SiO2/Si基板上に堆積させたRu粒子を用い，炭素原料にはエタノールを用いた。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により，700℃から400℃の範囲の作製温度において，SWCNTを成長させることに成功した。各作製温度において，基板表面に蜘蛛の巣状のSWCNTが生成している様子がみられたが，温度が低くなるにつれ，生成量が減少した。図１に，400℃で作製したSWCNTのラマンスペクトルを示す。

図１　作製温度400℃で成長させたSWCNTのラマンスペクトル．測定には4種類の励起波長のレーザを用いた．
波長785 nmで測定したスペクトルのみ，GバンドとRBMピークが観測された。SWCNTのラマンスペクトルは，共鳴条件下で，RBMピーク強度が増大することが知られており，波長785 nmでのみRBMピークが観測されたことは，直径やカイラリティ分布のそろったSWCNTがRu触媒から生成したことを示唆している。また，波長785 nmで測定したラマンスペクトルのG/D比は4以上あり，作製温度が低いにもかかわらず，比較的結晶性の良いSWCNTが生成したと考えられる。
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。また，SEM観察では中尾聡研究員のお世話になりました。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) T. Fujii, H. Kiribayashi, T. Saida, S. Naritsuka and T. Maruyama, Diamond Relat. Mater. Vol. 77 (2017) p. p. 97-101.
(2)　T. Fujii, T. Okada, T. Saida and S. Naritsuka, MRS Advances, Vol. 3 (2017) p. p. e1-e7.
(3)　T. Fujii, T. Okada, T. Saida, S. Naritsuka and T. Maruyama, IUMRS-ICAM 2017, 平成29年8月31日
(4)　T. Fujii, T. Okada, T. Saida, S. Naritsuka and T. Maruyama, 2017MRS Fall Meeting & Exhibit, 平成29年11月28日
６．関連特許（Patent）
なし