(57)【要約】【課題】均一な電子放出に適したカーボンナノチューブ直接成長を低コストで実現することができ方法を提供する。【解決手段】導電性基板Ａ  をロードロック室３  に搬入し、同室を密閉し真空にする工程、同室に隣接した触媒蒸着室７  を真空にし同室にロードロック室から基板を搬入する工程、触媒蒸着室にて基板に触媒金属を蒸着させる工程、同室に隣接したカーボンナノチューブ成長室１２を真空にし、同室に触媒蒸着室から触媒付き基板を搬入する工程、同室にて原料ガスの存在下に触媒付き導電性基板を通電により加熱し、熱ＣＶＤ法により基板にカーボンナノチューブを生成させる工程、カーボンナノチューブの成長後、カーボンナノチューブ成長室を真空にし、不活性ガスを導入する工程、カーボンナノチューブ成長室からカーボンナノチューブ付き基板を搬出する工程からなる、カーボンナノチューブの製造方法である。【選択図】    図１
2005053709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板をロードロック室に搬入し、同室を密閉して真空にする工程と、
ロードロック室に隣接した触媒蒸着室を真空にし、同室にロードロック室から基板を搬入する工程と、
触媒蒸着室において基板に触媒金属を蒸着させる工程と、
触媒蒸着室に隣接したカーボンナノチューブ成長室を真空にし、同室に触媒蒸着室から触媒付き基板を搬入する工程と、
カーボンナノチューブ成長室において原料ガスの存在下に触媒付き導電性基板を通電により加熱し、熱ＣＶＤ法により基板にカーボンナノチューブを生成させる工程と、
カーボンナノチューブの成長後、カーボンナノチューブ成長室を真空にし、不活性ガスを導入する工程と、
カーボンナノチューブ成長室からカーボンナノチューブ付き基板を搬出する工程とからなる、カーボンナノチューブの製造方法。
【請求項２】
上流側壁（１）  に入口（２）  を有するロードロック室（３）  と、
ロードロック室（３）  に、入口（４）  を有する上流仕切壁（５）  を介して隣接し、かつ金属蒸着ポート（６）  およびその電源（２５）を備えた触媒蒸着室（７）  と、
触媒蒸着室（７）  に、入口（８）  を有する下流仕切壁（９）  を介して隣接し、かつ下流側壁（１０）に出口（１１）を有するカーボンナノチューブ成長室（１２）と、
ロードロック室（３）  の入口（２）  、触媒蒸着室（７）  の入口（４）  、カーボンナノチューブ成長室（１２）の入口（８）  および出口（１１）をそれぞれ気密に閉じる遮断扉（１３）（１４）（１５）（１６）と、
ロードロック室（３）  の入口（２）  、触媒蒸着室（７）  の入口（４）  、カーボンナノチューブ成長室（１２）の入口（８）  および出口（１１）を経てこれらの室（３）  （７）  （１２）を貫通して配され、かつ導電性基板（Ａ）を運ぶ搬送装置（１７）と、
カーボンナノチューブ成長室（１２）において搬送装置（１７）により搬入された導電性基板（Ａ）の両端部にそれぞれ接触する給電電極（１８）（１９）、およびその電源（２０）と、
カーボンナノチューブ成長室（１２）に配された原料ガス供給管（２１）と、
ロードロック室（３）  、触媒蒸着室（７）  およびカーボンナノチューブ成長室（１２）にそれぞれ接続された真空ポンプ（２２）（２３）（２４）とを具備する、請求項１記載の方法を実施するための、カーボンナノチューブの製造装置。
【請求項３】
反応器内において、原料ガスの存在下に触媒付き導電性基板を通電により加熱し、熱ＣＶＤ法により基板にカーボンナノチューブを生成させる、カーボンナノチューブの製造方法。
【請求項４】
原料ガス供給管（３１）とガス排出管（３２）を有する反応器（３３）と、反応器（３３）内に配置された触媒（Ｃ）付き導電性基板（Ａ）と、同基板（Ａ）の両端にそれぞれ取付けられた給電電極（３５）（３６）、およびその電源（３７）とを具備する、請求項３記載の方法を実施するための、カーボンナノチューブの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーボンナノチューブの製造方法およびその装置に関する。カーボンナノチューブは、カーボン原子が網目状に結合してできた極微細な単層または多層の筒（チューブ）状の物質である。カーボンナノチューブを用いた電子放出素子は、フィールドエミッション型フラットパネルディスプレイ（ＦＥＤ）や、Ｘ線源、電子線リソグラフィー、表示・照明器具、ガス分解装置、殺菌・消毒装置などに応用される。
【０００２】
本明細書（特許請求の範囲も含む）および図面において、上流および下流とは搬送装置の移動方向を基準にし、図１の左側を上流、右側を下流とする。
【０００３】
【従来の技術】
カーボンナノチューブは、シリコンやモリブデンで作られたスピント型エミッターやダイヤモンド薄膜などの従来の電子放出素材に比べて、電流密度、駆動電圧、頑健さ、寿命などの特性において総合的に優れており、ＦＥＤ用電子源として現在最も有望視されている。これは、カーボンナノチューブが大きなアスペクト比（長さと直径の比）と鋭い先端とを持ち、化学的に安定で機械的にも強靱であり、しかも、高温での安定性に優れているなど、電界放出素子の材料として有利な物理化学的性質を備えているからである。
【０００４】
カーボンナノチューブの作製方法として、２本の炭素電極間のギャップを１ｍｍ程度に保った状態で、ヘリウム中で安定な直流アーク放電を持続させることにより、陽極の炭素電極の直径とほぼ同じ径をもつ円柱状の堆積物を陰極先端に形成する方法がある。この円柱状の堆積物を構成する内側の芯は、堆積物柱の長さ方向にのびた繊維状の組織である柱状グラファイトを持ち、柱状グラファイトはカーボンナノチューブの集合体である。この柱状グラファイトを含むペーストをスクリーン印刷により基板面に所定のパターンに形成すれば、電子放出部が形成できる（特許文献１参照）。こうして形成したＦＥＤパネルでは、一本一本のカーボンナノチューブの向きおよび高さがバラバラであるため、電界を掛けた際に一本一本のカーボンナノチューブにかかる電界が不均一となり、結果として電界放出が不均一となり、表示画面が粗くかつ輝度が不十分であるという問題があった。
【０００５】
スクリーン印刷法に代えて、シリコンやガラスの基板に触媒金属の薄膜をパターニングしておき、それを種結晶として熱ＣＶＤ法によりブラシ状にカーボンナノチューブを成長させ、これを電子放出素子に適用しようとする試みも行われている。
【０００６】
カーボンナノチューブを熱ＣＶＤ法で直接成長させる場合は、触媒配置およびＣＶＤ条件を適正に制御することで均一な電子放出が可能であるが、ＣＶＤ反応容器内全体を６５０〜８００℃程度の高温にする必要があり、長い昇温時間が必要となると共に重装備が必要となり、製造コストが高くつく。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１６２３８３号公報。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記のような実状に鑑み、均一な電子放出に適したカーボンナノチューブ直接成長を低コストで実現することができ、かつ、低い電圧での駆動および長寿命化を達成することができるカーボンナノチューブの製造方法およびその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、
導電性基板をロードロック室に搬入し、同室を密閉して真空にする工程と、
ロードロック室に隣接した触媒蒸着室を真空にし、同室にロードロック室から基板を搬入する工程と、
触媒蒸着室において基板に触媒金属を蒸着させる工程と、
触媒蒸着室に隣接したカーボンナノチューブ成長室を真空にし、同室に触媒蒸着室から触媒付き基板を搬入する工程と、
カーボンナノチューブ成長室において原料ガスの存在下に触媒付き導電性基板を通電により加熱し、熱ＣＶＤ法により基板にカーボンナノチューブを生成させる工程と、
カーボンナノチューブの成長後、カーボンナノチューブ成長室を真空にし、不活性ガスを導入する工程と、
カーボンナノチューブ成長室からカーボンナノチューブ付き基板を搬出する工程とからなる、カーボンナノチューブの製造方法である。
【００１０】
請求項２の発明は、
上流側壁（１）  に入口（２）  を有するロードロック室（３）  と、
ロードロック室（３）  に、入口（４）  を有する上流仕切壁（５）  を介して隣接し、かつ金属蒸着ポート（６）  およびその電源（２５）を備えた触媒蒸着室（７）  と、
触媒蒸着室（７）  に、入口（８）  を有する下流仕切壁（９）  を介して隣接し、かつ下流側壁（１０）に出口（１１）を有するカーボンナノチューブ成長室（１２）と、
ロードロック室（３）  の入口（２）  、触媒蒸着室（７）  の入口（４）  、カーボンナノチューブ成長室（１２）の入口（８）  および出口（１１）をそれぞれ気密に閉じる遮断扉（１３）（１４）（１５）（１６）と、
ロードロック室（３）  の入口（２）  、触媒蒸着室（７）  の入口（４）  、カーボンナノチューブ成長室（１２）の入口（８）  および出口（１１）を経てこれらの室（３）  （７）  （１２）を
貫通して配され、かつ導電性基板（Ａ）を運ぶ搬送装置（１７）と、
カーボンナノチューブ成長室（１２）において搬送装置（１７）により搬入された導電性基板（Ａ）の両端部にそれぞれ接触する給電電極（１８）（１９）、およびその電源（２０）と、
カーボンナノチューブ成長室（１２）に配された原料ガス供給管（２１）と、
ロードロック室（３）  、触媒蒸着室（７）  およびカーボンナノチューブ成長室（１２）にそれぞれ接続された真空ポンプ（２２）（２３）（２４）とを具備する、請求項１記載の方法を実施するための、カーボンナノチューブの製造装置である。
【００１１】
請求項３の発明は、
反応器内において、原料ガスの存在下に触媒付き導電性基板を通電により加熱し、熱ＣＶＤ法により基板にカーボンナノチューブを生成させる、カーボンナノチューブの製造方法である。
【００１２】
請求項４の発明は、
原料ガス供給管（３１）とガス排出管（３２）を有する反応器（３３）と、反応器（３３）内に配置された触媒（Ｃ）付き導電性基板（Ａ）と、同基板（Ａ）の両端にそれぞれ取付けられた給電電極（３５）（３６）、およびその電源（３７）とを具備する、請求項３記載の方法を実施するための、カーボンナノチューブの製造装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について説明をする。
【００１４】
請求項１の発明において、基板への触媒金属の蒸着工程は公知の方法によるものであってよい。基板は、金属基板、カーボン繊維、金属繊維等の導電性材料からなる基板、ガラスやセラミック等の絶縁板を導電性皮膜で覆ったもの等であってよい。カーボン繊維は、ポリアクリロニトリル、ピッチ等を原料とした繊維を不活性雰囲気中で１０００〜１５００℃で焼成、炭化することにより得られる。
カーボン繊維からなるシートはこのような繊維を材料として成形したシートであり、市販品を用いることができる。金属繊維は、鋼、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、タングステン、モリブデン等からなる。金属繊維からなるシートはこのような繊維を材料として成形したシートであり、市販品を用いることができる。
【００１５】
触媒金属は、鉄、コバルト、ニッケルなどであり、例えば鉄カルボニル錯体（ペンタカルボニル鉄等）のような錯体の形態、金属アルコキシド（Ｆｅ（ＯＥｔ）３等）の形態等をとることができる。金属錯体や金属アルコキシドは溶液で供給されてもよい。溶媒はアセトン、アルコール等であってよい。溶液中の金属錯体や金属アルコキシドの濃度は例えば１〜５重量％であってよい。カーボン繊維または金属繊維に触媒金属粒子からなる薄膜が形成される。薄膜の厚みは、厚過ぎると加熱による金属粒子化が困難になるので、好ましくは１〜１００ｎｍである。次いでこの薄膜を好ましくは減圧下または非酸化雰囲気中で好ましくは６５０〜８００℃に加熱すると、直径１〜５０ｎｍ程度の金属触媒粒子が形成される。
【００１６】
カーボンナノチューブの生成工程では、カーボンナノチューブ成長室への原料ガスの供給と、触媒付き基板の通電の操作順番は任意であり、いずれを先に行ってもよい。原料ガスは通常はアセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスであるが、メタンガス、エタンガスのような他の脂肪族炭化水素ガスであってもよい。アセチレンの場合、多層構造で太さ１２〜３８ｎｍのカーボンナノチューブが基板面にブラシ毛状に形成される。原料ガスはヘリウムやアルゴン、キセノンのような不活性ガスで希釈された状態で原料ガス供給管を経て反応ゾーンに供給してもよい。ガス供給は連続的に行っても断続的に行ってもよい。化学蒸着法の操作条件は、好ましくは、大気圧下で、温度６５０〜８００℃、好ましくは７００〜７５０℃、時間１〜１０分である。
【００１７】
カーボンナノチューブの成長後、カーボンナノチューブ成長室に導入する不活性ガスは、ヘリウムやアルゴン、キセノンなどであってよい。
【００１８】
カーボンナノチューブの長さは好ましくは１〜１０μｍ、直径は好ましくは２０〜３０ｎｍ、カーボンナノチューブ相互間の間隔は好ましくは１００〜１５０ｎｍである。
【００１９】
触媒付き基板の両端部に給電電極を接触させて基板に電流を流すと、基板が熱を発生し、表面温度が好ましくは７００〜７５０℃に上がる。この結果、触媒粒子を種結晶として熱ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブが生成し、ブラシ状に成長する。
【００２０】
請求項２の発明において、搬送装置は好ましくはローラコンベヤである。金属蒸着ポートは、触媒蒸着室内に搬送装置上の基板を上方から臨むように配置されるのが好ましい。電源は交流でも直流でもよい。
【００２１】
カーボンナノチューブ成長室に設けられた一対の給電電極は、それぞれ複数のローラ電極で構成されている。複数のローラ電極からなる一端側給電電極と搬送装置とで基板の一端部を挟み、複数のローラ電極からなる他端側給電電極と搬送装置で基板の他端部を挟むと、電源により両電極間に印加された電圧により導電性基板に電流が流れ、これにより基板が熱を発生し、表面温度が上がり、上述のように、触媒粒子を種結晶として熱ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブが生成し、ブラシ状に成長する。
【００２２】
請求項３の発明において、反応器への原料ガスの供給と、触媒付き基板の通電の操作順番は任意であり、いずれを先に行ってもよい。触媒付き導電性基板は公知の方法で調製したものであってよい。基板、触媒などは、請求項１の発明における基板への触媒金属の蒸着工程において説明したものと同じであってよい。
【００２３】
請求項４の発明において、導電性基板には温度センサが取付けられ、電源には出力コントローラが取付けられ、温度センサが基板の温度を検出し、その信号を出力コントローラが受けて電源の出力を制御し、基板の温度を所定の範囲に保つことが好ましい。電源は交流でも直流でもよい。電源により両電極間に印加された電圧により導電性基板に電流が流れ、これにより基板が熱を発生し、表面温度が上がり、触媒粒子を種結晶として熱ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブが生成し、ブラシ状に成長する。
【００２４】
つぎに、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００２５】
実施例１
図１、図２において、カーボンナノチューブの製造装置は、
上流側壁（１）  に入口（２）  を有するロードロック室（３）  と、
ロードロック室（３）  に、入口（４）  を有する上流仕切壁（５）  を介して隣接し、かつ金属蒸着ポート（６）  およびその電源（２５）を備えた触媒蒸着室（７）  と、
触媒蒸着室（７）  に、入口（８）  を有する下流仕切壁（９）  を介して隣接し、かつ下流側壁（１０）に出口（１１）を有するたカーボンナノチューブ成長室（１２）と、
ロードロック室（３）  の上流側壁（１）  の入口（２）  、触媒蒸着室（７）  の上流仕切壁（５）  の入口（４）  、カーボンナノチューブ成長室（１２）の下流仕切壁（９）  の入口（８）  、カーボンナノチューブ成長室（１２）の下流側壁（１０）の出口（１１）をそれぞれ気密に閉じる遮断扉（１３）（１４）（１５）（１６）と、
ロードロック室（３）  の上流側壁（１）  の入口（２）  、触媒蒸着室（７）  の上流仕切壁（５）  の入口（４）  、カーボンナノチューブ成長室（１２）の下流仕切壁（９）  の入口（８）  、カーボンナノチューブ成長室（１２）の下流側壁（１０）の出口（１１）を経てこれらの室（３）  （７）  （１２）を貫通して配され、かつ導電性基板（Ａ）を運ぶローラコンベヤ（１７）と、
カーボンナノチューブ成長室（１２）においてローラコンベヤ（１７）により搬入された導電性基板（Ａ）の両端部にそれぞれ接触する給電電極（１８）（１９）、およびその電源（２０）と、
カーボンナノチューブ成長室（１２）に配された原料ガス供給管（２１）と、
ロードロック室（３）  、触媒蒸着室（７）  およびカーボンナノチューブ成長室（１２）にそれぞれ接続された真空ポンプ（２２）（２３）（２４）とを具備するものである。
【００２６】
導電性基板（Ａ）  はカーボン繊維シートで構成された基板（２００ｍｍ×２００ｍｍ×０．４ｍｍ）である。
【００２７】
金属蒸着ポート（６）  は、触媒蒸着室（７）  内にローラコンベヤ（１７）上の基板（Ａ）  を上方から臨むように配置されている。
【００２８】
遮断扉（１３）（１４）（１５）（１６）は、上流側壁（１）  、上流仕切壁（５）  、下流仕切壁（９）  、下流側壁（１０）にそれぞれ昇降自在に設けられ、対応する入口および出口を開閉する。
【００２９】
カーボンナノチューブ成長室（１２）に設けられた一対の給電電極（１８）（１９）は、それぞれ複数個（例えば３個）のローラ電極で構成されている。これらのローラ電極からなる一端側給電電極（１８）とローラコンベヤ（１７）で基板（Ａ）  の一端部を挟み、複数個のローラ電極からなる他端側給電電極とローラコンベヤ（１７）で基板（Ａ）  の他端部を挟むと、電源により両電極間に印加された電圧により導電性基板（Ａ）  に電流が流れ、これにより基板（Ａ）  が熱を発生し、表面温度が上がり、触媒粒子を種結晶として熱ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブが生成し、ブラシ状に成長する。
【００３０】
上記構成のカーボンナノチューブ製造装置において、まず、導電性基板（Ａ）  をローラコンベヤ（１７）によりロードロック室（３）  に搬入し、同室（３）  の入口（２）  および触媒蒸着室（７）  の入口（４）  の遮断扉（１３）（１４）を閉じてロードロック室（３）  を密閉して、ポンプ（２２）で同室（３）  を真空にする。
【００３１】
次いで、ロードロック室（３）  に隣接した触媒蒸着室（７）  をポンプ（２３）で真空にし、同室（７）  にロードロック室（３）  から基板（Ａ）  をローラコンベヤ（１７）により搬入する。そして、触媒蒸着室（７）  において金属蒸着ポート（６）  から基板（Ａ）  に触媒金属（Ｆｅ）を１分間蒸着させる。
【００３２】
次いで、触媒蒸着室（７）  に隣接したカーボンナノチューブ成長室（１２）をポンプ（２４）で真空にし、同室（１２）に触媒蒸着室（７）  から触媒付き基板（Ａ）  をローラコンベヤ（１７）により搬入する。そして、原料ガス供給管（２１）からバルブ（２６）を経てカーボンナノチューブ成長室（１２）に原料ガスとしてアセチレンガスをヘリウムガスで希釈した状態で（アセチレンガス：ヘリウムガス＝１：９）供給する。触媒付き基板（Ａ）  の両端部に給電電極（１８）（１９）を接触させて電源（２０）から基板（Ａ）  に電圧２０Ｖで電流５０Ａを１０分間流す。その結果、ジュールの法則、すなわち
発熱量（ｃａｌ）＝０．２４×電流（Ａ）×電圧（Ｖ）×時間（ｓｅｃ．）
により基板（Ａ）  が熱を発生し、基板表面温度が約７００℃に上がり、基板表面部においてアセチレンガスが分解し、触媒粒子を種結晶として熱ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブが生成し、ブラシ状に成長する。
【００３３】
カーボンナノチューブの成長後、カーボンナノチューブ成長室（１２）をポンプ（２４）で真空にし、原料ガス供給管（２１）からヘリウムガスを導入する。最後に、カーボンナノチューブ成長室（１２）からカーボンナノチューブ付き基板（Ａ）  をローラコンベヤ（１７）により搬出する。
【００３４】
カーボンナノチューブは基板（Ａ）  の表面全体に成長し、その長さは約１０μｍ、直径は約２０ｎｍであった。
【００３５】
上記のようにして得られたカーボンナノチューブを有する導電性基板を電子放出素子とするＦＥＤの構造を図３に模式的に示す。
【００３６】
同図において、カーボンナノチューブを有する導電性基板の裏面には銅の蒸着膜が形成され、この基板がカソード電極として使用され、基板上のカーボンナノチューブがエミッターとして使用されている。（４１）（４２）は上下一対のガラス板であり、下側のガラス板（４２）の上面にカソード電極（４３）が設けられ、カソード電極（４３）の上面にエミッターとなる多数のカーボンナノチューブからなる放電素子（４４）が形成されている。カソード電極（４３）の上方には絶縁体層（４７）を介して厚さ０．１ｍｍのメッシュ状金属からなるゲート電極（４８）が放電素子（４４）を囲うように設けられている。また、上側のガラス板（４１）の下面には、透明膜からなるアノード電極（４５）が貼り付けられ、アノード電極（４５）の下面には蛍光材層（４６）が設けられている。この構成全体が密閉容器内に配置され容器は１０−６Ｔｏｒｒオーダーの真空度に吸引されて封止されている。カソード電極（４３）とゲート電極（４８）の間にゲート電圧が印加され、カソード電極（４３）とアノード電極（４５）の間にはアノード電圧が印加される。その結果、多数のカーボンナノチューブからなる放電素子（４４）の先端から電子が放出され、ゲート電極（４８）の間を通過して上行し、蛍光材層（４６）を経てアノード電極（４５）に受けられる。こうして構成されたＦＥＤにおいて、５ｗの電力で５００ｃｄ／ｍ２の輝度が得られた。
【００３７】
実施例２
図４において、カーボンナノチューブの製造装置は、
原料ガス供給管（３１）とガス排出管（３２）を有する反応器（３３）と、反応器（３３）内に配置された触媒（Ｃ）付き導電性基板（Ａ）と、同基板（Ａ）の両端にそれぞれ取付けられた給電電極（３５）（３６）、およびその電源（３７）とを具備するものである。
【００３８】
導電性基板（Ａ）  は、カーボン繊維シートで構成された基板（２００ｍｍ×２００ｍｍ×０．４ｍｍ）である。触媒（Ｃ）  付き導電性基板（Ａ）は、Ｆｅ（ＯＥｔ）３のアセトン溶液中に基板を浸漬し次いで乾燥させて得たものである。
【００３９】
原料ガス供給管（３１）は、トラップ（３８）を介してアセチレン発生器（３９）に接続され、トラップ（３８）にはヘリウムタンク（３４）が接続されている。原料ガスであるアセチレンガスはトラップ（３８）において水中をバブリングした後セリウムガスで希釈されて反応器（３３）へ供給される。
【００４０】
電源（３７）により両電極（３５）（３６）間に印加された電圧により導電性基板（Ａ）  に電流が流れ、これにより基板（Ａ）  が熱を発生し、表面温度が上がり、触媒粒子を種結晶として熱ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブが生成し、ブラシ状に成長する。
【００４１】
導電性基板（Ａ）には温度センサ（４０）が取付けられ、電源には出力コントローラ（５１）が取付けられ、温度センサ（４０）が基板（Ａ）の温度を検出し、その信号を出力コントローラ（５１）が受けて電源の出力を制御し、基板（Ａ）の温度を所定の範囲に保つ。
【００４２】
上記構成のカーボンナノチューブ製造装置において、触媒（Ｃ）付き基板（Ａ）  の両端部に給電電極（３５）（３６）を経て電源（３７）から基板（Ａ）  に電圧１５Ｖで電流２０Ａを１０分間流す。その結果、ジュールの法則、すなわち
発熱量（ｃａｌ）＝０．２４×電流（Ａ）×電圧（Ｖ）×時間（ｓｅｃ．）
により基板（Ａ）  が熱を発生し、基板表面温度が約７００℃に上がる。この状態で、原料ガス供給管（３１）から反応器（３３）に原料ガスとしてアセチレンガスをヘリウムガスで希釈した状態で（アセチレンガス：ヘリウムガス＝１：９）供給すると、高温の基板表面部においてアセチレンガスが分解し、触媒粒子を種結晶として熱ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブが生成し、ブラシ状に成長する。
【００４３】
カーボンナノチューブは基板（Ａ）  の表面全体に成長し、長さは約１０μｍ、直径は約２０ｎｍであった。
【００４４】
上記のようにして得られたカーボンナノチューブを有する導電性基板を電子放出素子とするＦＥＤを、実施例１と同様に構成した。このＦＥＤにおいて、５ｗの電力で５００ｃｄ／ｍ２の輝度が得られた。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によると、均一な電子放出、低い電圧での駆動および長寿命化を達成することができる。また、触媒付き導電性基板に通電することによりこれに熱を発生させ、熱ＣＶＤ法によりカーボンナノチューブを成長させるので、反応ゾーンの雰囲気全体を昇温する方法に比べ、エネルギーコストを大幅に削減することができ、製品のコストダウンを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のカーボンナノチューブ製造装置を概略的に示す垂直断面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】カーボンナノチューブを電子放出素子とするＦＥＤの構造を模式的に示す垂直断面図である。
【図４】実施例２のカーボンナノチューブ製造装置を概略的に示す垂直断面図である。
【符号の説明】
（１）：上流側壁
（２）：入口
（３）：ロードロック室
（４）：入口
（５）：上流仕切壁
（６）：金属蒸着ポート
（７）：触媒蒸着室
（８）  ：入口
（９）  ：下流仕切壁
（１０）：下流側壁
（１１）：出口
（１２）：カーボンナノチューブ成長室
（１３）（１４）（１５）（１６）：遮断扉
（１７）：搬送装置
（１８）（１９）：給電電極
（２０）：電源
（２１）：原料ガス供給管
（２２）（２３）（２４）：真空ポンプ
（２５）：電源
（３１）：原料ガス供給管
（３２）：ガス排出管
（３３）：反応器
（３５）：（３６）給電電極
（３７）：電源
（Ｃ）：触媒
（Ａ）：導電性基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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