コンピュータ工学および情報技術ジャーナル

白金族金属触媒を用いた高真空中でのアルコール触媒化学蒸着による単層カーボンナノチューブの合成

丸山 貴弘

単層カーボンナノチューブ（SWCNT）の電子デバイスへの応用実現のためには、カイラリティの制御と成長温度の低減が重要な課題となっている。現在、化学気相成長（CVD）におけるSWCNT成長の触媒としては、Fe、Co、Niなどの3d遷移金属が広く使用されている。しかし、オストワルド熟成のため、これらの触媒は成長温度で凝集しやすく、SWCNTの直径とカイラリティ分布の両方が拡大する。我々は、白金族金属触媒（Ru、Rh、Pd、Pt）を用いたガスソース型アルコール触媒CVDシステムによるSWCNT成長を行った。高真空中のCVDシステムを使用してエタノールガス供給を最適化することで、これらの金属から400～700ºCの間でSWCNTを成長させた。特に、Rh触媒からは300ºC以下でもSWCNTが成長した。触媒金属に関係なく、成長温度が低下するにつれて、成長した SWCNT の直径とカイラリティ分布は狭くなりました。Pt 触媒から成長したほとんどの SWCNT の直径は 1 nm 未満で、カイラリティ分布は狭かったです。白金族金属触媒は低温成長と狭いカイラリティ分布の両方に効果的であることを実証しました。SWCNT の直径と触媒粒子サイズに基づいて、白金族金属触媒からの SWCNT の成長メカニズムについて説明します。