(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（８）上に配置された２つの電気伝導性部材（４）の間に少なくとも１つのナノチューブ（２）を形成するための方法であって、
成膜チャンバ（６）内においてマイクロ波パワーと磁界とを使用することによって少なくとも１つの電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）を形成し、前記成膜チャンバ（６）内へと注入される炭素含有ガスの電離および／または分解を引き起こす、という場合において、
前記炭素含有ガスを、前記成膜チャンバ（６）内へと低圧で導入し、前記各電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）内において前記炭素含有ガスを電離および／または分解し、生成されたイオンと電子とを、前記成膜チャンバ（６）内に形成された磁界の磁気力線（２６）に沿って配置し、
さらに、前記各電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）内において形成された様々な種の選別操作を行うことにより、生成されたＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルだけを、前記基板（８）のうちの、前記２つの電気伝導性部材（４）を有した少なくとも一部分に隣接した成膜ゾーン（２４）に対して、アクセス可能として、前記ナノチューブ（２）を形成することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）と前記電気伝導性部材（４）との間に金属プレート（２２）を挿入することによって、前記選別操作を行い、
前記金属プレート（２２）を、生成されたイオンや電子を前記成膜ゾーン（２４）内へと侵入させないよう、前記成膜チャンバ（６）内に印加された磁界の前記磁気力線（２６）に対してほぼ垂直なものとすることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、
−前記基板（８）を加熱し、
−前記成膜チャンバ（６）内へとマイクロ波パワーを導入し、
−前記炭素含有ガスを注入し、
−前記成膜チャンバ（６）内へと磁界を印加することによって、前記基板（８）に対してほぼ垂直な磁気力線（２６）を形成し、これにより、前記各電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）内において前記炭素含有ガスの電離および／または分解を引き起こし、これによって、生成されたイオンおよび電子を、前記磁界の前記磁気力線（２６）上に配置し、
−形成された様々な種を選別することにより、生成されたＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルだけを、前記成膜ゾーン（２４）に対して、アクセス可能とすることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、
前記基板（８）の前記加熱操作を、５００℃〜７００℃という温度で行うことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法において、
前記成膜チャンバ（６）内において使用される前記マイクロ波パワーの周波数を、２．４５ＧＨｚとすることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法において、
前記炭素含有ガスを、アルカン、アルケン、アルキン、および、これらの混合ガス、の中から選択することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法において、
前記炭素含有ガスの低圧導入を、３×１０−３ｍｂａｒよりも小さい圧力で行うことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法において、
前記成膜チャンバ（６）内に印加される磁界を、大いに非平衡な磁気ミラータイプのものとするとともに、この磁界を、前記マイクロ波パワーの導入箇所において最大とし、かつ、前記成膜チャンバ（６）の中央において最小とし、さらに、前記基板（８）に対して近づくにつれて再度大きくなるものとすることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、
前記電気伝導性部材（４）を、鉄、ニッケル、コバルト、あるいは、これらの合金の中から選択された少なくとも１つの元素を含有しているとともにＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルに対しての触媒固定特性と脱水素特性とを有したゾーンを備えているものとすることを特徴とする方法。
【請求項１０】
基板（８）上に配置された２つの電気伝導性部材（４）の間に少なくとも１つのナノチューブ（２）を形成するための装置（１）であって、
−成膜チャンバ（６）と、
−この成膜チャンバ（６）内へとマイクロ波パワーを導入するための手段（９）と、
−前記成膜チャンバ（６）内において磁界を生成するための手段（１７，１８，１９，２０，２１）と、
−前記成膜チャンバ（６）内に形成された少なくとも１つの電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）と、を具備している装置（１）において、さらに、
−前記成膜チャンバ（６）内へと低圧で炭素含有ガスを注入するための注入手段（１３，１４）と、
−前記基板（８）のうちの前記２つの電気伝導性部材（４）を有した少なくとも一部分に隣接しているとともにＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルだけがアクセス可能とされた成膜ゾーン（２４）を規定するための、スクリーン（２２）と、を具備していることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の装置（１）において、
前記スクリーン（２２）の形状が、ほぼ矩形であることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載の装置（１）において、
前記スクリーン（２２）が、前記磁界の前記磁気力線（２６）に対してほぼ垂直に配置され、これにより、前記電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）内において生成されたイオンや電子が、前記スクリーン上に衝突するようになっていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の装置において、
前記基板（８）が、前記成膜チャンバ（６）内に印加された前記磁界の前記磁気力線（２６）に対してほぼ垂直に配置されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の技術分野は、基板上に予め配置された２つの電気伝導性部材間に、炭素原子を有したナノチューブおよび／またはナノワイヤ（中実のナノチューブ）を形成するための方法ならびに装置である。『ナノチューブ』とは、直径が数ｎｍとか数十ｎｍとされ、好ましくは１〜１００ｎｍとされた、炭素原子を有したチューブを意味している。
【０００２】
アセンブリは、ナノチューブを介して互いに連結された２つの電気伝導性部材を備えて構成され、特に、分子電子工学（モレキュラーエレクトロニクス）の分野においてナノ構成要素を形成するために使用される。例えば、このようなアセンブリは、電界効果トランジスタや、ＲＡＭタイプのメモリや、任意のタイプの電子接合、に対して応用することができる。
【０００３】
このタイプのアセンブリを使用することによって、超高密度の論理アーキテクチャーまたはメモリを形成することができる。このようなアセンブリは、構成が比較的単純であるという利点を有している。
【０００４】
上記アセンブリは、また、生物工学にも応用することができ、分子を懸架することによって化学的ナノセンサやバイオセンサを形成することができる。
【０００５】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来技術においては、ナノチューブやナノワイヤを形成するに際して、主要な３つのタイプの方法が存在する。
【０００６】
それら主要な３つのタイプをなす方法とは、物理的気相蒸着（physical vapordeposition，ＰＶＤ）と、化学気相蒸着（chemical vapor deposition,ＣＶＤ）と、ＣＶＤ法に対してマイクロ波やフィラメントによって生成されたプラズマを組み合わせてなるハイブリッド型ＣＶＤ法と、である。
【０００７】
しかしながら、とりわけ、C. Bower 氏他による Applied Physics Letters,Volume 77, p. 830 (2000) および Y.C. Choi 氏他による Journal of AppliedPhysics, Volume 88, p.4898 (2000) という文献に開示されているように、上記従来方法は、特に、析出が開始される表面に対して垂直に延在するナノチューブを形成するために使用されるものであって、基板上に配置された２つの電気伝導性部材の接合を形成するためには使用されない。それは、このタイプの方法の実施が、かなり複雑であるからである。
【０００８】
しかしながら、１つまたは複数のナノチューブによって２つの電気伝導性部材が連結されてなるアセンブリの分野においては、いくつかの異なる手法が既に提案されていることに注意されたい。
【０００９】
H. Postma 氏他による Advanced Material No. 17, p. 1299 (2000) という文献に記載されている第１手法においては、いくつかのナノチューブを形成した後に、これらナノチューブを、基板上へと配置する。この場合には、連結すべき電極に対しての正確な位置へと、複数のナノチューブを誘導する必要があり、その後、電極に対しての金属接続を形成する必要がある。
【００１０】
この方法は、ナノチューブの製造操作と、ナノチューブと電極との接続操作と、という２つのステップを必ず連続して行わなければならないという点において、さらに複雑なものである。したがって、この手法は、大量生産には、全く不適当である。さらに、ナノチューブと電極との間のコンタクト部分における電気抵抗が、非常に大きく、かつ、制御できないものであり、また、１０ＭΩを超えることすらあり得る。
【００１１】
H.T. Soh 氏他による Applied Physics Letters, Volume 75, No. 5, p. 627(1999)という文献に記載されている他の手法においては、まず最初に、２つの電極の端部に２つの触媒的マイクロゾーンを形成する。その後、電離／分解するガスとしてメタンを使用した従来的ＣＶＤ法を高温で行うことによって、ナノチューブが製造される。
【００１２】
しかしながら、この製造方法においては、要望された以上に形成されたすべてのナノチューブをカットする必要がある。よって、この手法も、大量生産には適していない。それは、特に、ナノチューブと電極とから形成されたアセンブリをクリーニングするという最終ステップを追加する必要があるからである。
【００１３】
最後に、Y.Y. Wei 氏および G. Eres 氏による Applied Physics Letters,vol. 76, No. 25, p. 3759 (2000) という文献に記載されている最後の手法においては、触媒によって２つの微小電極を被覆し、その後、アセチレンを使用した従来的ＣＶＤ法を行うことによって、２つの微小電極間において、ナノチューブからなる接合を形成する。
【００１４】
先の手法と同様に、この手法は、ナノチューブを形成しながら、ナノチューブと電極との間の接続を行うものではあるけれども、この手法においては、さらに、２つの電極間に形成されるナノチューブの数を制御することができない。さらに、接合の品質を、完全に制御することができず、電極に対しての接続がうまく形成されたナノチューブだけを維持する必要がある。
【００１５】
【非特許文献１】
C. Bower 氏他による Applied Physics Letters, Volume 77, p. 830 (2000)
【非特許文献２】
Y.C. Choi 氏他による Journal of Applied Physics, Volume 88,p.4898 (2000)
【非特許文献３】
H. Postma 氏他による Advanced Material No. 17, p. 1299 (2000)
【非特許文献４】
H.T. Soh 氏他による Applied Physics Letters, Volume 75, No. 5,p. 627 (1999)
【非特許文献５】
Y.Y. Wei 氏および G. Eres 氏による Applied Physics Letters,vol. 76, No. 25, p. 3759 (2000)
【００１６】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明の目的は、従来技術において使用されている様々な手法における上記様々な欠点を少なくとも部分的に克服し得るような、２つの電気伝導性部材の間にナノチューブを形成するための方法を提供することである。
【００１７】
さらに、本発明の他の目的は、上記目的を満たすような製造方法を実施し得るような装置を提供することである。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の第１目標は、基板上に配置された２つの電気伝導性部材の間に少なくとも１つのナノチューブを形成するための方法であって、成膜チャンバ内において、マイクロ波パワーと磁界とを使用することによって少なくとも１つの電子サイクロトロン共鳴ゾーンを形成し、成膜チャンバ内へと注入される炭素含有ガスの電離および／または分解を引き起こす。
【００１９】
本発明においては、炭素含有ガスを、成膜チャンバ内へと低圧で導入し、各電子サイクロトロン共鳴ゾーン内において炭素含有ガスを電離および／または分解し、生成されたイオンと電子とを、成膜チャンバ内に形成された磁界の磁気力線に沿って配置する。さらに、本発明による方法においては、各電子サイクロトロン共鳴ゾーン内において形成された様々な種の選別操作を行うことにより、生成されたＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルだけを、基板のうちの、２つの電気伝導性部材を有した少なくとも一部分に隣接した成膜ゾーンに対して、アクセス可能として、ナノチューブを形成する。
【００２０】
有利には、本発明による方法においては、磁界の影響を受けた電子サイクロトロン共鳴状態の低圧プラズマを生成する。プラズマ内で生成されたイオンおよび電子は、磁界の磁気力線上に配置され、したがって、成膜チャンバ内において磁界の磁気力線方向に対応した方向性に沿って旋回する。その結果、プラズマ内に存在する様々な種を選別することによって、連結対象をなす電気伝導性部材が配置されている成膜ゾーン内に対しての、電子およびイオンのアクセスを容易に阻止することができる。さらに、特に非磁性フリーラジカルといったような、プラズマ内に存在する他の種は、成膜チャンバ内を自由に移動する。よって、非凝集性のＣｘＨｙ°タイプのフリーラジカルは、成膜ゾーン内へとと容易に侵入し、２つの電気伝導性部材の間において、連結用のナノチューブを形成することができる。
【００２１】
このタイプの方法を使用していることにより、例えばイオンや電子やすべての直接凝集可能な種といったような、ナノチューブの成長にとって有害な種は、成膜ゾーンから遠ざけられる。成膜ゾーン内へは、ＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルだけが侵入することができ、これにより、高品質なナノチューブが形成される。
【００２２】
電子サイクロトロン共鳴状態のプラズマを存在させることは、従来技術における実施形態において使用されている従来的ＣＶＤ法において生成し得るよりも、多くの分解したおよび大いに反応性のフリー有機ラジカルを生成できるという、有利な手段である。よって、一方の電気伝導性部材から他方の電気伝導性部材に向けてのナノチューブの円滑な成長を可能とすることができる。さらに、本発明による方法においては、一方の電気伝導性部材から他方の電気伝導性部材に向けてのナノチューブの堆積は、有利には、これら２つの電気伝導性部材の間における基板の一部のマッチングを引き起こす。さらに、２つの電気伝導性部材間において得られた連結構造は、有利には、『蜘蛛の巣』形態とされたナノチューブ構造とは、相違している。それは、このような蜘蛛の巣タイプの構造が、形成されるべき連結には、絶対的に適していないからである。
【００２３】
有利には、本発明による方法によって得られたナノチューブと、電気伝導性部材と、の間の接触電気抵抗は、従来技術による方法を使用して得られた場合の電気抵抗と比較して、小さいままである。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態においては、選別操作は、電子サイクロトロン共鳴ゾーンと電気伝導性部材との間に金属プレートを挿入することによって、行われる。さらに、金属プレートは、生成されたイオンや電子を成膜ゾーン内へと侵入させないよう、成膜チャンバ内に印加された磁界の磁気力線に対してほぼ垂直なものとされる。
【００２５】
好ましくは、各ナノチューブの成長方向を、成膜ゾーン内に適用された、温度勾配、磁界、および、電界からなるグループの中から選択された少なくとも１つの因子によって、支配される。有利には、これら因子の適用は、ナノチューブの伝搬に関する支配的方向を導入することによって、２つの電気伝導性部材間の連結可能性を増大させる。
【００２６】
好ましくは、本発明による方法は、以下のステップを有している。すなわち、
−基板を加熱し、
−成膜チャンバ内へとマイクロ波パワーを導入し、
−炭素含有ガスを注入し、
−成膜チャンバ内へと磁界を印加することによって、基板に対してほぼ垂直な磁気力線を形成し、これにより、各電子サイクロトロン共鳴ゾーン内において炭素含有ガスの電離および／または分解を引き起こし、これによって、生成されたイオンおよび電子を、磁界の磁気力線上に配置し、
−形成された様々な種を選別することにより、生成されたＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルだけを、成膜ゾーンに対して、アクセス可能とする。
【００２７】
好ましくは、基板の加熱操作は、約５００℃〜約７００℃という温度で行われる。このような温度範囲は、ナノチューブの成長に必要な活性化エネルギーを供給するのに十分である。
【００２８】
有利には、経済的理由により、マイクロ波パワー電源は、２．４５ＧＨｚという程度の周波数のものが使用される。これよりも大きな周波数やあるいはこれよりも小さな周波数で動作し得ることは、明らかである。
【００２９】
炭素含有ガスは、有利には、アルカン、アルケン、アルキン、および、これらの混合ガス、の中から選択される。
【００３０】
好ましくは、炭素含有ガスの低圧導入は、３×１０−３ｍｂａｒよりも小さい圧力で行われる。この低圧は、電子のエネルギーを増大させる。
【００３１】
成膜チャンバ内に印加される磁界は、好ましくは、大いに非平衡な磁気ミラータイプのものとされるとともに、この磁界は、マイクロ波パワーの導入箇所において最大とされ、かつ、成膜チャンバの中央において最小とされ、さらに、基板に対して近づくにつれて再度大きくなるものとされる。このタイプの磁界ミラーは、閉込のために形成されることに注意されたい。
【００３２】
好ましくは、電気伝導性部材は、鉄、ニッケル、コバルト、あるいは、他の任意の金属または合金の中から選択された少なくとも１つの元素を含有しているとともにＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルに対しての触媒固定特性と脱水素特性とを有したゾーンを備えているものとされる。
【００３３】
本発明の他の目標は、基板上に配置された２つの電気伝導性部材の間に少なくとも１つのナノチューブを形成するための装置であって、この装置は、
−成膜チャンバと、
−この成膜チャンバ内へとマイクロ波パワーを導入するための手段と、
−成膜チャンバ内において磁界を生成するための手段と、
−成膜チャンバ内に形成された少なくとも１つの電子サイクロトロン共鳴ゾーンと、
を具備している。
【００３４】
本発明においては、装置は、さらに、
−成膜チャンバ内へと低圧で炭素含有ガスを注入するための注入手段と、
−基板のうちの２つの電気伝導性部材を有した少なくとも一部分に隣接しているとともにＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルだけがアクセス可能とされた成膜ゾーンを規定するための、スクリーンと、
を具備している。
【００３５】
【発明の実施の形態】
本発明の他の利点や詳細は、本発明を何ら限定するものではない以下の詳細な説明により、明瞭となるであろう。
【００３６】
以下の説明においては、添付図面が参照される。
【００３７】
図１および図２は、電子サイクロトロン共鳴に基づくプラズマによって、２つの電気伝導性部材間に少なくとも１つのナノチューブを形成するための装置（１）を示している。電気伝導性部材（４）は、好ましくは、例えば鉄やニッケルやコバルトや他の任意の金属または合金といったような少なくとも１つの元素を含有しているとともにＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルに対しての触媒固定特性と脱水素特性とを有したゾーンを備えているような、金属ピンとされる。
【００３８】
各電気伝導性部材（４）が、電気接続電極（５）上に配置されていることに注意されたい。
【００３９】
さらに、図１および図２に示すように、装置（１）は、成膜チャンバ（６）を具備している。成膜チャンバ（６）の内部には、基板（８）が配置されている。基板（８）は、好ましくはシリコンから形成され、好ましくはＳｉＯ２ からなる絶縁層（９）を有している。電極（５）と、接続されるべき２つの電気伝導性部材（４）も含めた複数の電気伝導性部材とが、絶縁層（９）上に支持されている。
【００４０】
成膜チャンバ（６）は、部分的には、冷却システム（３２，３４）に対して連結されたステンレススチール製二重壁構造（２８，３０）によって規定されている。さらに、観測ポート（３６）と保護グリッド（３８）とを設けることができ、これにより、実行すべき処理操作に関してのマニピュレータ視覚的アクセスを行うことができる。
【００４１】
装置（１）は、成膜チャンバ（６）の上部に、マイクロ波パワー導入手段（９）を具備している。この導入手段（９）は、導波管（１０）を通して、さらに、好ましくは石英やアルミナといったようなマイクロ波に対してリークタイトなウィンドウ（１２）を通して、マイクロ波を装置（１）内に導入し得るように、構成されている。その後、マイクロ波は、好ましくは、成膜チャンバ（６）の内部に向けて導かれる。装置のコストを制限するために、マイクロ波の周波数は、約２．４５ＧＨｚとされ、マイクロ波のパワーは、約５００Ｗとされる。
【００４２】
装置（１）は、さらに、炭素を含有したガスを成膜チャンバ（６）内へと導入し得る注入手段（１３，１４）を具備している。このような注入手段（１３，１４）は、特に、ガス搬送パイプ（１４）と、リーケイジバルブ（１３）と、から構成される。
【００４３】
炭素を含有したガスは、好ましくは、アルカン、アルケン、アルキン、および、これらの混合ガス、の中から選択される。より詳細には、メタンおよびアセチレンが使用される。
【００４４】
ガス注入手段（１３，１４）は、低圧注入を行い得るように構成されている。低圧とは、約３×１０−３ｍｂａｒよりも小さい圧力を意味しており、好ましくは、約８×１０−４ｍｂａｒに等しい圧力を意味していることに、注意されたい。
【００４５】
さらに、装置（１）は、成膜チャンバ（６）内に磁界を生成するための手段（１７，１８）を具備している。この磁界生成手段は、成膜チャンバ（６）の下方に配置された永久磁石（１７）と、永久磁石のためのケーシング（１８）と、を備えている。
【００４６】
磁界生成手段は、さらに、成膜チャンバ（６）の上方に配置されかつ導波管（１０）を包囲する磁気コイル（１９，２０，２１）を備えている。
【００４７】
装置（１）には、さらに、成膜チャンバ（６）の内部に配置されかつ基板（８）に対向した少なくとも１つの電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）が設けられる。
【００４８】
電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）は、磁界要素が以下の関係式を満たすような磁界ゾーンである。
ｗＨＦ＝ｗＣＥ＝（ｑｅ×Ｂｒ）／ｍｅ
ここで、
−ｗＨＦは、導入された高周波の角周波数であり、
−ｗＣＥは、電子のサイクロトロン角周波数であり、
−ｑｅ は、電子の電荷であり、
−Ｂｒ は、共鳴磁界であり、
−ｍｅ は、電子の質量である。
【００４９】
例えば、使用されているガスに無関係に、２．４５ＧＨｚという周波数のマイクロ波の導入が行われ、この場合の電子サイクロトロン共鳴に対応する磁界の大きさは、８７５ガウスの程度である。
【００５０】
好ましくは、成膜チャンバ（６）内に印加される磁界は、大いに非平衡な磁気ミラータイプのものとされる。磁界は、成膜チャンバ（６）のうちの、マイクロ波パワーの導入箇所をなす上部において最大である。この同じ磁界は、成膜チャンバ（６）の中央において最小となり、その後、基板（８）に対して近づくにつれて再度大きくなる。
【００５１】
さらに例示するならば、マイクロ波導入箇所における磁界の大きさは、２７００ガウスであり、一方、成膜チャンバ（６）の中央における磁界の大きさは、約５００ガウスである。
【００５２】
図１において示されている複数の等磁界ライン（４４，４５，４６，４７）の中で、等磁界ライン（４４，４５）が、成膜チャンバ（６）内において磁界の大きさが５００ガウスであるようなゾーンを示していることに注意されたい。電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）における磁界の大きさが、約８７５ガウスであることに注意されたい。
【００５３】
装置（１）は、さらに、２つの電気伝導性部材（４）を備えている基板（８）の少なくとも一部に隣接した成膜ゾーン（２４）を規定するためのスクリーン（２２）を具備している。好ましくは、スクリーン（２２）と基板（８）との間の距離は、およそ０．１〜１０ｍｍである。
【００５４】
好ましくは、スクリーン（２２）は、印加磁界の磁気力線（２６）に対してほぼ垂直に配置された金属プレートとされる。
【００５５】
ある好ましい構成においては、金属プレート（２２）の形状は、ほぼ矩形とされる。ただし、要求に応じて他の任意の形状とし得ることは、明らかである。
【００５６】
同様に、基板（８）も、また、成膜チャンバ（６）の内部に印加された磁界の磁気力線（２６）に対してほぼ垂直に配置されている。
【００５７】
本発明の好ましい実施形態においては、基板（８）は、フィラメント（４０）と加熱用接続ライン（４２）とを使用して加熱される。特に、この加熱は、ナノチューブ（２）の成長に必要な活性化エネルギーを供給する。その場合、基板の温度は、約５００℃〜約７００℃とされる。
【００５８】
装置（１）は、以下のようにして動作することができる。
【００５９】
強力な磁気閉込性能を有した磁気ミラータイプの磁気構造が存在している成膜チャンバ内へと、マイクロ波パワーを導入することにより、ガス注入手段（１３，１４）を通して成膜チャンバ（６）内へと注入される炭素含有ガスの分解および／または電離（分解と電離との一方または双方）が引き起こされる。
【００６０】
例えば、メタン注入時には、以下の化学反応が起こる。
ｅ＋ＣＨ４  →  ＣＨ３＋ ＋Ｈ°＋ｅ＋ｅ
ｅ＋ＣＨ４  →  ＣＨ３°＋Ｈ°＋ｅ
【００６１】
また、一例として、ガスとしてアセチレンが使用された時には、以下の化学反応が起こる。
ｅ＋Ｃ２Ｈ４  →  Ｃ２Ｈ３＋ ＋Ｈ°＋ｅ＋ｅ
ｅ＋Ｃ２Ｈ４  →  Ｃ２Ｈ３°＋Ｈ°＋ｅ
【００６２】
いずれの場合にも、結果的に得られるものは、ＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルである。このような反応性ラジカルは、高品質ナノチューブの形成を行うためには、装置（１）の成膜ゾーン（２４）内へと侵入させる必要がある種である。例えば、中実のナノチューブや一重壁のナノチューブを得ることができる。
【００６３】
炭素含有ガスの電離および／または分解後に生成される種には、特に、どこにでも堆積し得るような直接的に凝集可能な種であるＣ＋ タイプやＣ２＋タイプのイオンや電子がある。ＣｘＨｙ＋ タイプの非凝集性イオンも、また、存在する。これら種は、電気伝導性部材（４）との間において得ようと意図しているようなナノチューブおよび／またはナノワイヤの成長をもたらすものではない。したがって、装置（１）は、上記種が、連結対象をなす電気伝導性部材（４）が内部に配置されている成膜ゾーン（２４）へと、アクセスできないように構成された。
【００６４】
上述したような電離した凝集可能な種および電離した非凝集性の種は、磁界の影響を受ける。したがって、成膜チャンバ（６）内を上部から底部へと、印加磁界の磁気力線（２６）に沿って基板（８）に向けて拡散する。ここで、図２に示すように、電子が、ラプラス力に従って磁気力線（２６）に巻き付き、磁気力線（２６）に沿って拡散することに注意されたい。
【００６５】
したがって、この構成においては、生成されたＣ＋ ，Ｃ２＋，ＣｘＨｙ＋ タイプの電離種は、スクリーンプレート（２２）上へと、あるいは、絶縁層（９）のうちの、スクリーンプレート（２２）によって保護されていない部分上へと、無差別的に堆積する（図２）。磁気力線（２６）上におけるそれら電離種の位置と、磁気力線（２６）の方向に対してのスクリーンプレート（２２）の位置と、の組合せ効果により、電離種が成膜ゾーン（２４）内へとアクセスすることが防止される。
【００６６】
他方、磁界の影響を受けないＣｘＨｙ°タイプのフリーラジカルは、伝搬方向を制限されることがなく、成膜チャンバ（６）の内部を自由に拡散する。よって、それらフリーラジカルが、スクリーンプレート（２２）の近傍に到着したときには、強制的に課される方向性が存在しないことにより、それらフリーラジカルは、電気伝導性部材（４）が配置されている成膜ゾーン（２４）内へとアクセスすることができる。
【００６７】
したがって、基板（８）のうちの、２つの電気伝導性部材（４）を有している部分に対して隣接している成膜ゾーン（２４）内において存在しているものは、すべて、上述したような非凝集性のフリーラジカルである。この明確な特徴点が、２つの電気伝導性部材（４）間におけるナノチューブ（２）の品質を、非常に良好なものとする。これは、非選択的に成膜され得る種が存在する場合に起こり得るような『蜘蛛の巣』タイプの構成とされたナノチューブとは異なる。
【００６８】
スクリーンプレート（２２）上へと、および、基板（８）のうちの、スクリーンプレート（２２）によって保護されていない部分上へと、Ｃ＋ タイプやＣ２＋タイプの凝集可能種によって引き起こされた非選択的炭素成膜が、図２において符号（２９）によって示されていることに注意されたい。
【００６９】
非凝集性フリーラジカルが、成膜ゾーン（２４）内へと侵入したときには、非凝集性フリーラジカルは、まず最初に、炭素金属結合を構築することによって互いに連結されることとなる２つの電気伝導性部材（４）のうちの一方上に、固定される。固定が行われた後に、ＣｘＨｙ°タイプの化合物の触媒的脱水素が行われる。
【００７０】
溶解状態の炭素原子は、電気伝導性部材（４）の中へとおよび／または電気伝導性部材（４）上において拡散し、これにより、沈澱してカーボンナノチューブ（２）を形成する。カーボンナノチューブ（２）は、基板（８）と接触しつつも、他方の電気伝導性部材（４）に向けてしだいに移動する。
【００７１】
成膜ゾーン（２４）内において温度勾配を設けることによってまた磁界や電界を印加することによって、ナノチューブ（２）の成長方向を、より良好に制御できることに注意されたい。上記種のいくつかも、また、堆積することができる。
【００７２】
このタイプの装置（１）であると、１〜１００ｎｍという直径の複数のカーボンナノチューブ（２）または複数のナノワイヤを、得ることができる。これらナノチューブ（２）と電気伝導性部材（４）との間のコンタクトは、ナノチューブの端部と電気伝導性部材（４）との間の連続性に特に基づいて、非常に満足のいくものである。
【００７３】
本発明は、また、上述したような装置（１）によって具現し得るような、２つの電気伝導性部材（４）を連結する少なくとも１つのナノチューブ（２）を形成するための方法に関するものである。上述したように、電気伝導性部材（４）は、基板（８）上に配置されている。本発明による方法においては、磁界が印加されている成膜チャンバ（６）内において、マイクロ波パワーを使用する。成膜チャンバ（６）内においては、電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）が設けられている。この場合、炭素含有ガスが、成膜チャンバ（６）内へと低圧で導入されるとともに、電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）内において炭素含有ガスが電離および／または分解される。本発明による方法においては、さらに、電子サイクロトロン共鳴ゾーン（１６）内で形成された様々な種の選別操作を行う。この選別操作時には、ＣｘＨｙ°タイプの非凝集性フリーラジカルだけが、基板（８）のうちの、電気伝導性部材（４）を備えた少なくとも一部分に対して隣接した成膜ゾーン（２４）内へと侵入することを許容され、これにより、ナノチューブ（２）が形成される。
【００７４】
明らかなように、当業者であれば、本発明を何ら制限することのない単なる例示として上述した方法および装置に対して、様々な変形を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好ましい実施形態による、２つの電気伝導性部材間に少なくとも１つのナノチューブを形成するための装置を示す正面から見た断面図である。
【図２】  図１における成膜チャンバの一部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１  装置
２  ナノチューブ
４  電気伝導性部材
６  成膜チャンバ
８  基板
９  マイクロ波パワー導入手段
１３  リーケイジバルブ（注入手段）
１４  ガス搬送パイプ（注入手段）
１６  電子サイクロトロン共鳴ゾーン
１７  永久磁石（磁界を生成するための手段）
１８  ケーシング（磁界を生成するための手段）
１９  磁気コイル（磁界を生成するための手段）
２０  磁気コイル（磁界を生成するための手段）
２１  磁気コイル（磁界を生成するための手段）
２２  金属プレート、スクリーンプレート（スクリーン）
２４  成膜ゾーン
２６  磁気力線
【図１】
0004064809.tif 000002
【図２】
0004064809.tif 000003