(57)【要約】【課題】磁性金属をチューブ内に完全に充填もしくは、チューブ先端に内包するナノチューブを作製し、磁性特性の評価を行い、本素子を用いた磁気センサーなどへ応用する。【解決手段】一種類以上の磁性金属を含む金属を内包もしくは充填するために、基板に内包もしくは充填する金属薄膜を積層する。金属を内包もしくは充填する金属を積層した基板を用いてナノチューブを成長することで，成長と同時にこれらの金属内包もしくは充填する。成長条件を制御することで，チューブ内の金属を分離して内包もしくは充填することができる。【選択図】  図１
2007277061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単層・多層カーボンナノチューブに二種類以上の磁性金属を含む金属を内包もしくは充填することを特徴とする強磁性金属充填カーボンナノチューブ素子。
【請求項２】
請求項１の磁性金属を含む金属は，単層・多層カーボンナノチューブ内で合金にして内包もしくは充填することを特徴とする強磁性金属充填カーボンナノチューブ素子。
【請求項３】
請求項１の磁性金属を含む金属は，単層・多層カーボンナノチューブ内でそれぞれの金属ごとに分離して内包もしくは充填することを特徴とするバーコードタイプ強磁性金属充填カーボンナノチューブ素子。
【請求項４】
請求項１又は２のカーボンナノチューブ素子を用い磁気抵抗効果を利用することを特徴とする，磁気ランダムアクセスメモリデバイス。
【請求項５】
請求項１又は２のカーボンナノチューブ素子を用いることを特徴とする磁気力顕微鏡（MFM）探針。
【請求項６】
請求項１又は２のカーボンナノチューブ素子を用いることを特徴とする磁気センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強磁性金属充填カーボンナノチューブ素子及びそれを用いたデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１のカーボンナノチューブの製造方法が開示されている。特許文献１は、金属を内包するカーボンナノチューブの製造方法に関する特許であり、磁気抵抗効果（以下「TMR」という。）を利用した磁気ランダムアクセスメモリ（以下「MRAM」という。）の応用が示されているが，内包された金属の磁性特性が明らかにされていなかった。また、特許文献２においては、内包もしくは充填する金属が一種類であった。非特許文献１は、2層金属内包に関する論文であり、非特許文献２、３は、Fe内包カーボンナノチューブの電子線ホログラフィーに関する論文である。
【特許文献１】特開平６−２２７８０６号公報
【特許文献１】特開２００５−１０４８１４公報
【非特許文献１】“Production and Characterization of Single-Crystal FeCo Nanowires Inside Carbon Nanotubes”, A. L. Elias, J. A. Rodriguez-Manzo, M. R. McCartney, D. Golberg, A. Zamudio, S. E. Baltazar, F. Lopez-Urias, E. Munoz-Sandoval, L. Gu, C. C. Tang, D. J. Smith, Y. Bando, H. Terrones, and M. Terrones, Nano Lett. 5, 467 - 472 (2005).
【非特許文献２】“Magnetic properties of aligned Fe-filled carbon nanotubes”, T. Muhl, D. Elefant, A. Graff, R. Kozhuharova, A. Leonhardt, I. Monch, M. Ritschel, P. Simon, S. Groudeva-Zotova, and C. M. Schneider, J. Appl. Phys. 93, 7894-7896 (2003).
【非特許文献３】“Synthesis and properties of filled carbon nanotubes”, A. Leonhardt, M. Ritschel, R. Kozhuharova, A. Graff, T. Muhl, R. Huhle, I. Monch, D. Elefant and C. M. Schneider, Diamond Relat. Mater. 12, 790-793 (2003).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来技術では、これまでに、単一のカーボンナノチューブに充填もしくは内包した金属からの磁性特性を得られていない。また、二種類以上の磁性金属を含む金属全般を内包もしくは充填する技術は確立されていない。
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、磁性金属をチューブ内に完全に充填もしくは、チューブ先端に内包するナノチューブ素子を作製し、磁性特性の評価を行い、本素子を用いた磁気センサー等のデバイスを提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１発明の強磁性金属充填カーボンナノチューブ素子は、単層・多層カーボンナノチューブに二種類以上の磁性金属を含む金属を内包もしくは充填することを特徴とする。
第２発明の強磁性金属充填カーボンナノチューブ素子は、第１発明の磁性金属を含む金属が，単層・多層カーボンナノチューブ内で合金もしくは分離して内包もしくは充填することを特徴とする。
第３発明のバーコードタイプ強磁性金属充填カーボンナノチューブ素子は、第１発明のの磁性金属を含む金属が，単層・多層カーボンナノチューブ内でそれぞれの金属ごとに分離して内包もしくは充填することを特徴とする。
第４発明の磁気ランダムアクセスメモリデバイスは、第１又は第２発明のカーボンナノチューブ素子を用い磁気抵抗効果を利用することを特徴とする。
第５発明の磁気力顕微鏡（MFM）探針及び第６発明の磁気センサーは、第１又は第２発明のカーボンナノチューブ素子を用いることを特徴とする。
【０００５】
図1に示すように、一種類以上の磁性金属を含む金属全般を内包もしくは充填するために、基板に内包もしくは充填する金属薄膜を積層する。
【０００６】
金属を内包もしくは充填する金属を積層した基板を用いてナノチューブを成長することで，成長と同時にこれらの金属内包もしくは充填する．成長条件を制御することで，チューブ内の金属を分離して内包もしくは充填することができる。
【０００７】
金属を内包もしくは充填した単一のナノチューブからの磁性特性を，電子線ホログラフィー法により明らかにし，磁気センサーなどの有効なことを示した。
従来一種類もしくは二種類の金属を内包するナノチューブの報告があるが，本発明により多数の金属をチューブ内に内包もしくは充填することが可能となった。
カーボンナノチューブ内に合金を内包もしくは充填するだけでなく，金属を分離して内包もしくは充填することに成功した．これにより，ナノスケールでバーコードのようなデバイスを作成することが可能となった。
金属を内包もしくは充填した単一のナノチューブからの磁性特性を電子線ホログラフィー法で観察することで，金属からの明らかな磁気力線を確認することができ，磁気センサーなどの磁気デバイスへの応用が可能となった。また，金属はナノチューブの中に閉じこめられているため，直接大気に触れることがなく，金属の酸化などから防ぐことができ，磁気センサーなどに応用した場合には安定した特性が得られる。
【発明の効果】
【０００８】
単層・多層カーボンナノチューブに二種類以上の磁性金属を含む金属を内包もしくは充填することが可能となる。
【０００９】
カーボンナノチューブ内に合金を内包もしくは充填するだけでなく，金属を分離して内包もしくは充填するバーコードタイプ強磁性金属充填カーボンナノチューブも可能となる。
【００１０】
磁気センサーに応用する際，磁性金属を含む金属はカーボンナノチューブ内に内包もしくは充填しているため，大気などに暴露されることがないため安定したデバイスが作製可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。  
【実施例】
【００１２】
図1に示すように、一種類以上の磁性金属を含む金属を内包もしくは充填するために、基板に内包もしくは充填する金属薄膜を積層する。
図１は二層及び多層構造カーボンナノチューブで、１（部品番号１）は基板、例えばシリコン基板、金属基板を示す。２（部品番号２）は、前記部品番号１がシリコン基板の場合は、SiO2，SiNx，Mo，Wなどであり、前記部品番号１が金属基板の場合では、Mo，Wなどの高融点金属である。３（部品番号３）及び４（部品番号４）は、内包する金属を２（部品番号２）の上に積層する．図1では，２種類の金属の場合で，例えば，３（部品番号３）はPd（非磁性金属），部品番号４はCo（強磁性金属）のような組み合わせである．内包もしくは充填する金属の種類により部品数を増やすことができる．
図２は、多層カーボンナノチューブ内でPdとCoを分離して内包する実施例を示す写真である。５（部品番号５）は、多層カーボンナノチューブ内でPdとCoを分離して内包し、６（部品番号６）はPd金属であり、７（部品番号７）はCo金属を示す。
図３は、多層カーボンナノチューブ内でPdとCoが合金として充填している実施例を示す写真である。
【００１３】
図４は、電子線ホログラフィー法により観察したカーボンナノチューブ単一に内包したCo金属からの磁気誘導を示す図である。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の強磁性金属充填カーボンナノチューブ素子及びそれを用いたデバイスは磁気センサー等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】二層及び多層構造カーボンナノチューブを示す説明図である。
【図２】多層カーボンナノチューブ内でPdとCoを分離して内包する実施例を示す写真である。
【図３】多層カーボンナノチューブ内でPdとCoが合金として充填している実施例を示す写真である。
【図４】電子線ホログラフィー法により観察したカーボンナノチューブ単一に内包したCo金属からの磁気誘導を示す図である。
【図１】
2007277061.tif 000003
【図２】
2007277061.tif 000004
【図３】
2007277061.tif 000005
【図４】
2007277061.tif 000006