(57)【要約】【課題】本発明はカーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定方法を提供する。【解決手段】本発明に係るカーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定方法は、プローブ及びアームを備えるミリニュートンスケーラーを提供する段階と、前記プローブの端部の表面に粘着剤を均一に塗布する段階と、前記プローブを徐々にカーボンナノチューブアレイに接近させ、前記粘着剤が塗布された前記プローブの表面を該カーボンナノチューブアレイに接触させる段階と、前記プローブを移動させて前記カーボンナノチューブアレイの一部を試料として抜き出す段階と、前記試料の重量及び前記試料中のカーボンナノチューブ含有量に基づいて、前記試料と前記基板との結合力を計算する段階とを含む。【選択図】図１Ｅ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プローブ及びアームを備えるミリニュートンスケーラーを提供する段階と、
前記プローブの端部の表面に粘着剤を均一に塗布する段階と、
前記プローブを徐々にカーボンナノチューブアレイに接近させ、前記粘着剤が塗布された前記プローブの表面を該カーボンナノチューブアレイに接触させる段階と、
前記プローブを移動させて前記カーボンナノチューブアレイの一部を試料として抜き出す段階と、
前記試料の重量及び前記試料中のカーボンナノチューブ含有量に基づいて、前記試料と前記基板との結合力を計算する段階と、
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定方法。
【請求項２】
前記プローブの断面の直径が２００μｍ以上であることを特徴とする、請求項１に記載のカーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定方法。
【請求項３】
前記プローブの端部の表面は、研磨工程により平滑な平面にされていることを特徴とする、請求項１に記載のカーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定方法。
【請求項４】
前記プローブは、細線状又はストライプ状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のカーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定方法。
【請求項５】
前記試料は、規則的なパターンに形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のカーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブは、新型の炭素材料であり、日本の研究員飯島によって１９９１年に発見された。カーボンナノチューブは特有の電気特性を有するので、ナノ集積回路、単分子素子などの研究及び開発において重要な地位を占める。カーボンナノチューブアレイは、導電基板に良好に配列されて成長する特徴があるので、真空電気装置、電界放出表示装置、熱伝導材料などに広く応用されている。
【０００３】
現在、カーボンナノチューブアレイは広く電界放出装置に応用されてきているが、カーボンナノチューブアレイと基板との結合力が弱くなると、電界放出装置の短絡、放電などの問題が起こり、電界放出特性が損なわれる。従って、カーボンナノチューブアレイを電界放出装置に設置する前に、カーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定が必要となる。
【０００４】
従来技術として、カーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定方法は、原子間力顕微鏡による測定方法と、ミリニュートン（ｍＮ）スケーラーによる測定方法と、が挙げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、原子間力顕微鏡による測定方法を利用する場合、一回に一本のカーボンナノチューブ又は少量のカーボンナノチューブしか測定することができないので、測定の効率が低い。また、カーボンナノチューブ同士の分子間力によって、測定結果の誤差が大きくなり、測定の正確性が低くなる。ミリニュートンスケーラーによる測定方法を利用する場合、ミリニュートンスケーラーによる雑音及びカーボンナノチューブ同士の原子間力によって、ミリニュートンスケーラーから測定される信号対雑音比は低くなり、測定結果の正確性が低くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明はカーボンナノチューブアレイと基板との結合力を正確に測定する方法を提供する。
【０００７】
本発明に係るカーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定方法は、プローブ及びアームを備えるミリニュートンスケーラーを提供する段階と、前記プローブの端部の表面に粘着剤を均一に塗布する段階と、前記プローブを徐々にカーボンナノチューブアレイに接近させ、前記粘着剤が塗布された前記プローブの表面を該カーボンナノチューブアレイに接触させる段階と、前記プローブを移動させて前記カーボンナノチューブアレイの一部を試料として抜き出す段階と、前記試料の重量及び前記試料中のカーボンナノチューブ含有量に基づいて、前記試料と前記基板との結合力を計算する段階と、を含む。
【０００８】
前記プローブの断面の直径が２００μｍ以上であることが好ましい。
【０００９】
前記プローブの端部の表面は、研磨工程により平滑な平面にされている。
【００１０】
前記プローブは、細線状又はストライプ状に形成されている。
【００１１】
前記試料は、規則的なパターンに形成されている。
【発明の効果】
【００１２】
従来技術と比べると、本発明に係るカーボンナノチューブアレイと基板との結合力を測定する方法では、カーボンナノチューブアレイを複数の試料セルに分割して、試料セルを測定するので、試料セルの分子間力が小さく、測定結果の信号対雑音比が高まる。従って、カーボンナノチューブアレイ及び基板の結合力の測定の正確性は高くなる。また、本発明に係るミリニュートンスケーラーのプローブの端部は、断面積が大きく、表面が平滑であるように設置されるので、多数のカーボンナノチューブを抜き出すことが可能で、測定の正確性も高める。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係るカーボンナノチューブアレイと基板との結合力を測定する方法について説明する。
【００１４】
図１を参照すると、本発明に係る方法は次の段階を含む。
【００１５】
図１Ａに示すように、第一段階では、ミリニュートンスケーラーを提供する。該ミリニュートンスケーラーはアーム１０と、該アーム１０の末端に設置されるプローブ２０と、を備える。該プローブ２０の端部は断面積が大きく、表面が平滑に設けられる。前記プローブ２０は例えば粘着工程または機械工程で前記アーム１０に取り付けられる。
【００１６】
前記プローブ２０としては、直径が２００μｍ以上で、端部の表面が研磨された金属線が利用される。例えば、直径が５００μｍであるタングステンが利用可能である。さらに、より平滑な表面を形成するために、晶質材料の結晶面を前記プローブ２０の表面として設置することが好ましい。本実施例において、ストライプ状のシリコンウェハーを前記プローブ２０として、そして、該シリコンウェハーの結晶面を前記プローブ２０の表面として利用する。
【００１７】
図１Ｂに示すように、第二段階では前記プローブ２０の端部の表面に粘着剤３０を均一に塗布する。該粘着剤３０は膠質の粘着材料、または両面接着テープなどである。
【００１８】
図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、第三段階では、前記プローブ２０を徐々にカーボンナノチューブアレイ４０に接近させ、前記粘着剤３０が塗布された前記プローブ２０の表面を該カーボンナノチューブアレイ４０に接触させる。前記カーボンナノチューブアレイ４０は、化学気相堆積法、レーザ蒸着法、アーク放電法で基板５０に成長される。所定のパターンのカーボンナノチューブアレイを成長させる場合、前記基板５０に所定のパターンで触媒を形成して、カーボンを含むガスを導入してカーボンナノチューブアレイ４０を成長させる。なお、前記プローブ２０の表面に前記カーボンナノチューブアレイ４０を均一に接着させるために、前記アーム１０に均一な外力を付加することが必要である。
【００１９】
図１Ｅに示すように、第四段階では、前記プローブ２０を移動させて前記カーボンナノチューブアレイ４０の一部を試料として抜き出す。前記試料は前記粘着剤３０で前記プローブ２０に十分に接着していて、簡単には離脱しない。図２及び図３を参照すると、前記カーボンナノチューブアレイ４０の試料は任意の規則的なパターンを有する複数のカーボンナノチューブアレイのセルであってもよいが、測定の正確性のために、複数の同じ形状を有するセルに形成されることが好ましい。本実施例において、前記プローブ２０の直径は３００μｍであり、前記カーボンナノチューブアレイ４０の試料は、断面積が５０μｍ×５０μｍの正方形であるように形成される。
【００２０】
第五段階では、前記試料の重量及び前記試料中のカーボンナノチューブ含有量に基づき、前記試料と前記基板５０との結合力を計算する。前記ミリニュートンスケーラーの測定素子を利用して、前記試料の重量を測定する。走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で前記試料のカーボンナノチューブの数量を測定する。前記操作を繰返して、複数の試料とその基板との結合力をそれぞれ測定することにより、カーボンナノチューブアレイと基板との結合力を導出することができる。これにより得られる結合力の値は、カーボンナノチューブ同士の分子間力による誤差が低くなり、測定の信号対雑音比が高くなる。
【００２１】
本発明は前記実施例に限らず、他の変形例がある。例えば、前記カーボンナノチューブアレイ４０は、化学気相堆積法、レーザ蒸着法、アーク放電法で成長されて、精製工程で加工されたカーボンナノチューブアレイであってもよい。
【００２２】
本発明に係るカーボンナノチューブアレイと基板との結合力を測定する方法においては、カーボンナノチューブアレイを複数の試料セルに分割して、試料セルを測定するので、試料セルの分子間力が小さく、測定結果の信号対雑音比が高まる。従って、カーボンナノチューブアレイと基板との結合力の測定の正確性が高くなる。また、本発明に係るミリニュートンスケーラーのプローブの端部は断面積が大きく、表面が平滑であるように設置されるので、多数のカーボンナノチューブを抜き出すことが可能で、測定の正確性も高まる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】本発明に係るカーボンナノチューブアレイと基板との結合力を測定する方法を段階的に示す図である。
【図１Ｂ】本発明に係るカーボンナノチューブアレイと基板との結合力を測定する方法を段階的に示す図である。
【図１Ｃ】本発明に係るカーボンナノチューブアレイと基板との結合力を測定する方法を段階的に示す図である。
【図１Ｄ】本発明に係るカーボンナノチューブアレイと基板との結合力を測定する方法を段階的に示す図である。
【図１Ｅ】本発明に係るカーボンナノチューブアレイと基板との結合力を測定する方法を段階的に示す図である。
【図２】本発明の実施例で測定するカーボンナノチューブアレイの側面図である。
【図３】本発明の実施例で測定するカーボンナノチューブアレイの平面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  アーム
２０  プローブ
３０  粘着剤
４０  カーボンナノチューブアレイ
５０  基板
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
2008058308.tif 000007
【図２】
2008058308.tif 000008
【図３】
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