(57)【要約】【課題】基板、特に低融点基板において基板が溶融することなくＣＮＴ合成レートを向上し、再現性良く高密度なＣＮＴを当該基板上に合成すること。【解決手段】基板と、当該基板上に垂直配向したカーボンナノチューブとからなる構造体を製造する方法であって、基板を加熱しつつ基板上にカーボンナノチューブを合成する工程において、基板の加熱温度を、Ｔｍ（ここで、Ｔｍは、前記基板上にカーボンナノチューブが存在しない状態において、前記基板表面の溶融が始まる温度を表す）未満に設定して、カーボンナノチューブの合成を開始した後、基板の加熱温度をＴｍ以上に昇温して、カーボンナノチューブの合成を継続する製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、当該基板上に垂直配向したカーボンナノチューブとからなる構造体を製造する方法であって、
基板を加熱しつつ基板上にカーボンナノチューブを合成する工程において、
基板の加熱温度を、Ｔｍ（ここで、Ｔｍは、前記基板上にカーボンナノチューブが存在しない状態において、前記基板表面の溶融が始まる温度を表す）未満に設定して、カーボンナノチューブの合成を開始した後、
基板の加熱温度をＴｍ以上に昇温して、カーボンナノチューブの合成を継続することを特徴とする、前記構造体の製造方法。
【請求項２】
カーボンナノチューブの合成を開始した後、前記基板の加熱温度を、Ｔｍ以上ＴＭ（ここで、ＴＭは、前記基板上にカーボンナノチューブが存在している状態において、前記基板が溶融する温度を表す）未満の範囲内で昇温して、カーボンナノチューブの合成を継続する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記基板の加熱温度を、Ｔｍより１０℃以上低い温度に設定して、カーボンナノチューブの合成を開始する、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記基板を加熱する際の熱エネルギーは、カーボンナノチューブを形成する面に対して反対の面から当該基板に供給する、請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
【請求項５】
前記基板は融点が７００℃以下の材料からなる、請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
前記基板は金属からなる、請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記基板は少なくともアルミニウムを含む材料からなる、請求項６に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上、特に低融点基板上に形成されたカーボンナノチューブ構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ：以下、ＣＮＴと略すことがある）は、炭素原子が六角網目状に配列したグラフェンシートを筒状に丸めた構造を持つ物質であり、高い熱伝導率、極めて強靭な機械的特性などの優れた電子物性から様々な分野における応用が期待されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、基板上に垂直配向したブラシ状ＣＮＴの研究・開発も盛んに行われている。基板に垂直配向したブラシ状ＣＮＴは、基板単位面積におけるＣＮＴの表面積を大きくすることが可能であるため、ガスやイオンなどを吸着させる効率を高くすることが可能である。ブラシ状ＣＮＴの中でも、金属基板上に直接形成されたものは、一体として電極などに用いることができ、例えばエネルギーデバイスの特性向上等に有用である。
【０００４】
ブラシ状ＣＮＴの合成方法としては、例えば非特許文献２並びに特許文献１及び２に記載されているが、基板上にＣＮＴを直接合成することが可能である化学気相堆積（ＣＶＤ）法を用いることが一般的である。ＣＶＤ法による合成では、触媒金属粒子を基板上に形成した後にＣＶＤプロセスを行なう。
【特許文献１】特開２００４−２８４９１９号公報
【特許文献２】特開２００５−１４５７４３号公報
【非特許文献１】斉藤理一郎及び篠原久典著、「カーボンナノチューブの基礎と応用」、株式会社培風館、２００４年３月
【非特許文献２】ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ  ９１，１９３１０２，２００７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＶＤプロセスにおける基板温度は６００℃以上と高温になることが多く、ＣＮＴの合成レートは基板温度が高温になるほど早くなることが一般的である。そこで、ＣＮＴを合成する際には、基板を変形させない程度の温度において、いかにＣＮＴの合成レートを上げるかが１つの課題となる。
【０００６】
通常はＣＮＴ合成における基板として、シリコン基板など融点が高いものを用いることが多い。非特許文献２には、Ｓｉ基板を用いた場合において、ＣＮＴの合成レートを調整するために、合成中に温度などのパラメータを変動させる技術が開示されている。この技術では、顕微鏡を用いることでＣＮＴの合成レートを逐次導出し、温度などのパラメータを変えることで、合成レートを一定にしているが、基板としてはＳｉを用いているため、基本的に７００℃以上の高温でＣＮＴ合成を行なっている。
【０００７】
低融点基板を用いる場合には、特許文献１に示すように基板融点以下で注意してＣＮＴ合成をする必要がある。この場合、ＣＮＴ合成温度が低温となり、ＣＮＴ合成レートが遅くなるという課題を有する。特許文献２に示すように、例えば高融点金属基板を用いてＣＮＴ合成温度が基板融点に対して十分低くなるようにすれば、基板の溶融を防ぎつつ合成レートを早くすることが可能となる。しかし、高融点金属基板は一般的に高価となることが多い。
【０００８】
また一般的に、基板の表面は、基板材料の融点未満の温度で溶融を開始することがほとんどである。基板上にＣＮＴを合成する場合において、基板全体が溶融、変形することを回避するために、基板材料の融点未満の基板温度でＣＮＴ合成を行なうが、その場合であっても、基板表面が溶融してしまい、基板に配置した触媒が移動、凝集するなどして、ＣＮＴ合成の再現性が低下したり、ＣＮＴの密度が低下するといった課題があることが分かった。特にＣＮＴをブラシ状に高密度に合成する際においては、ｎｍオーダーで触媒径および触媒間隔を制御する必要があり、基板表面の溶融を防ぐことは非常に重要である。
【０００９】
また、基板表面が溶融を開始する温度は、基板材料の融点が主要因であるが、このほかにも、基板の表面状態や、触媒の材料、形状等種々の要因が影響しており、さらに、系内の圧力やガス雰囲気などの条件によっても変動しうることが分かっている。
【００１０】
このため、ＣＮＴ合成温度付近の融点を有する基板上にＣＮＴを合成する際、特にブラシ状にＣＮＴを合成する際には、圧力やガス流量などの合成条件に対して、基板表面が溶融を開始する際の表示基板温度を個々の装置の特定温度として把握し、この特定温度を超えない温度範囲でＣＮＴを合成するようにしていた。しかしながら、この場合、合成レートが遅くなり、ＣＮＴ厚が十分に増加しないといった課題を有していた。
【００１１】
本発明は上記現状に鑑み、基板上、特に比較的融点が低い基板上において、基板が溶融することなく、高密度なＣＮＴを高合成レートで再現性良く合成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は以上の課題を解決するためになされたものであり、基板と、当該基板上に垂直配向したカーボンナノチューブとからなる構造体を製造する方法であって、基板を加熱しつつ基板上にカーボンナノチューブを合成する工程において、基板の加熱温度を、Ｔｍ（ここで、Ｔｍは、前記基板上にカーボンナノチューブが存在しない状態において、前記基板表面の溶融が始まる温度を表す）未満に設定して、カーボンナノチューブの合成を開始した後、基板の加熱温度をＴｍ以上に昇温して、カーボンナノチューブの合成を継続することを特徴とする。
【００１３】
従来、ＣＮＴ合成において、基板の加熱温度をＴｍ以上に昇温することは行なわれていなかった。これは、先に述べたように、そのような高温下では基板表面が溶融することにより、安定してＣＮＴを合成することができないと考えられていたからである。
【００１４】
しかしながら、我々は、Ｔｍ未満の温度でＣＮＴ合成を開始し、ＣＮＴが形成された後にＴｍ以上の温度まで基板の加熱温度を上昇させて合成を継続することにより、基板表面の溶融なく、合成レートを向上することができることを見出した。これは、ＣＮＴが基板上に形成されると、垂直配向したＣＮＴによって基板の表面積が見かけ上、例えば１０2
〜１０3倍程度（この数値はＣＮＴの長さや密度によって変動する）も増加するので、そ
の放熱効果によって基板表面の温度が下降し、そのため、基板の加熱温度がＴｍ以上になっても基板表面が溶融しなくなることが原因と推定される。
【００１５】
本発明により、基板表面の溶融なく、ＣＮＴの合成レートを向上することができるので、例えばアルミニウムのような低融点基板上にＣＮＴを合成する際にも効率よくＣＮＴを合成することが可能となる。しかも、高密度のＣＮＴを再現性良く合成することが可能となる。
【００１６】
なお、ここでいう垂直配向とは、厳密な垂直の配向に限定されず、基板に対して垂直な方向からある程度の傾き（例えば、２０度程度の傾き）を有しているものも含む。
【００１７】
本発明において、カーボンナノチューブの合成を開始した後、前記基板の加熱温度を、Ｔｍ以上ＴＭ（ここで、ＴＭは、前記基板上にカーボンナノチューブが存在している状態において、前記基板が溶融する温度を表す）未満の範囲内で昇温して、カーボンナノチューブの合成を継続することが好ましい。
【００１８】
基板の加熱温度が上昇し、ＴＭ以上になると、ＣＮＴ構造体の基板が溶融し始める。この場合、合成初期段階でＣＮＴを合成することができても、安定したＣＮＴ合成を継続することが不可能となる。これにより、安定したＣＮＴ合成が可能となるとともに、作製した構造体をデバイス応用する際においても有用となる。
【００１９】
また、前記基板の加熱温度を、Ｔｍより１０℃以上低い温度に設定して、カーボンナノチューブの合成を開始することが好ましい。
【００２０】
Ｔｍは、圧力やガス雰囲気などの条件によって多少変動のあるパラメータであり、合成時の圧力や、ガス流量などのバラツキによっても多少影響を受ける。Ｔｍより１０℃以上低い温度でＣＮＴの合成を開始することにより、合成条件のバラツキによって仮にＴｍが５℃程度低くなった場合にも、ＣＮＴ合成初期の基板表面溶融がなく、安定したＣＮＴ合成を再現性良く行なうことができる。
【００２１】
また、前記基板を加熱する際の熱エネルギーは、カーボンナノチューブを形成する面に対して反対の面から当該基板に供給することが好ましい。具体的には、基板をサセプタ等の保持台上に設置し、その保持台を通じて熱エネルギーを伝達する方法が挙げられる。このような態様において、本発明の効果は顕著に達成される。
【００２２】
前記基板は融点が７００℃以下の材料からなることが好ましい。
【００２３】
ＣＮＴの合成温度は少なくとも６００℃以上になることが多いため、基板が融点７００℃以下と低融点の材料からなる場合に、本発明を適用する意義は大きい。
【００２４】
前記基板は金属からなることが好ましい。
【００２５】
これによって、基板とＣＮＴを一体として電極などに利用することが可能となり、デバイス化が容易となる点で有用である。
【００２６】
前記基板は少なくともアルミニウムを含む材料からなることが好ましい。
【００２７】
アルミニウムを含む材料を用いることで、低コスト化、大面積化が容易である点で有用である。また、基板を箔にすることも容易であり、これによって捲回デバイスなどへの応用も容易となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によって、基板上、特に比較的融点が低い基板上において、基板が溶融することなく、高密度なＣＮＴを高合成レートで再現性良く合成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
図１に本発明におけるＣＮＴ合成フローチャート図を示す。
【００３１】
１０１は基板準備工程である。基板には何を用いてもよいが、基板が低融点の材料からなり、当該材料の融点がＣＮＴ合成時の基板加熱温度以上かつ近傍である場合に本発明を適用する意義が大きくなる。このような低融点材料としては、アルミニウムや、アルミニウムを含む合金、ガラス等が挙げられる。基板準備工程においては、基板のへき開、裁断、洗浄などを行なう。基板のへき開、裁断、洗浄ともに任意であるが、洗浄は行なったほうが好ましい。基板洗浄として、有機洗浄、酸洗浄など、状況に応じた洗浄を行なうことができる。
【００３２】
１０２は触媒形成工程である。この工程では、前記基板の表面に触媒層を形成する。触媒にはＣＮＴ合成における触媒活性を有するものであれば何を用いてもよい。代表的な触媒材料としては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｖのいずれか、およびこれらの複合物を挙げることができる。触媒の形成方法としては、真空スパッタリング法、化学蒸着法、物理蒸着法、スクリーンプリント法、電気めっき、逆ミセル法などを用いることができるが、これらに制限されるものではなく通常用いられるあらゆる方法を用いることができる。
【００３３】
１０３はＣＮＴ合成工程である。本工程が本発明における特徴的な工程であり、基板を加熱しつつ、前記触媒を起点として、基板上にＣＮＴを合成する。これによって基板上に垂直配向したＣＮＴを形成する。
【００３４】
ＣＮＴ合成方法としては、基板上に垂直配向したＣＮＴを直接合成できる、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法を用いることが好ましい。基板を加熱しながら行うＣＮＴ合成方法において基板加熱温度を低く設定できる観点からはプラズマＣＶＤ法を用いることがなお好ましいが、これに限られるものではない。
【００３５】
本発明において特徴的な基板加熱温度について説明する。
【００３６】
図２に本発明におけるＣＮＴ合成における代表的な温度プロファイルとＣＮＴ合成タイミングの関係を表す図を示す。図２において横軸には時間を、縦軸には基板加熱温度（この態様では、ＣＮＴ製造装置における表示温度）を示す。
【００３７】
本発明でいう基板加熱温度は、基板自身を測定して判明する基板の絶対温度であってもよいが、ＣＮＴを製造する装置において、基板の温度を示すものとして表示された温度（例えば、基板を加熱する装置が表示する加熱温度）等であってもよい。この場合、よく制御された装置であれば、基板の絶対温度と表示温度との誤差は少なくなると考えられるが、そのような誤差については考慮しないものとする。基板上に垂直配向したＣＮＴを合成する場合、ＣＮＴ合成に伴い基板表面の絶対温度を測定することが困難となることが多い。このため、一般的にはＣＮＴを製造する装置において、基板の温度を示すものとして表示された温度を用いて合成の制御を行なうことが多い。また、温度の制御を温度の数値によって行なわない場合、例えば熱電対の電圧によって制御する場合、温度とともに発光する赤外線の波長などによって制御する場合、なども実質的に温度を表示するものとして考えることができる。いずれの方法にしろ、一貫して同じ手法で測定すればよい。
【００３８】
また前述のように、前記基板を加熱する際の熱エネルギーは、カーボンナノチューブを形成する面に対して反対の面から当該基板に供給することが好ましい。具体的には、基板をサセプタ等の保持台上に設置し、その保持台を通じて熱エネルギーを伝達する方法が挙げられる。本発明では、前述のように、ＣＮＴが基板上に形成された際、垂直配向したＣＮＴによって基板の表面積が見かけ上増加し、その放熱効果によって基板表面の温度が下降することを想定している。このモデルにおいて、基板を加熱する際の熱エネルギーがカーボンナノチューブを形成する面に対して反対の面から供給される場合に、前記放熱効果
が大きくなると想定される。よって、このような態様において、本発明の効果は顕著に達成される。
【００３９】
時間を表す横軸において、時間０は基板の加熱を開始した時点を指し、時間ｔ１はＣＮＴ合成を開始する時点を指し、時間ｔ２はＣＮＴ合成を終了する時点を指し、時間ｔ３は基板の冷却が完了した時点を指す。
【００４０】
基板加熱温度を表す縦軸において、Ｔｍは、基板上にＣＮＴが存在しない、ＣＮＴ形成前の状態において、当該基板表面の溶融が始まる温度を表す。Ｔｍの数値は、基板の表面状態や形状だけではなく、ＣＮＴ合成時の条件によっても変動するので、実際のＣＮＴ合成を行う以前に、そのＣＮＴ合成時の条件と同じ条件下において、Ｔｍをあらかじめ測定しておくとよい。基板表面の溶融開始は、表面状態の変化として確認することが可能である。表面状態の変化は、例えば目視による観察、顕微鏡による表面観察、温度上昇後の表面粗さ測定による粗さ変化などによって確認することができる。
【００４１】
ＴＭは、基板上にＣＮＴが存在している、ＣＮＴ形成中又は形成後の状態において、前記基板が溶融する温度を表す。ＴＭの数値は、ＣＮＴ合成時の条件や、ＣＮＴの長さ、密度等によって変動するので、実際の構造体を製造する前に、その製造時の条件と同じ条件下で試験的にＣＮＴ合成を行うことによって、あらかじめＴＭを測定しておくとよい。基板の溶融は、上述の目視等により容易に確認することができる。
【００４２】
２０１（時間０からｔ１まで）は、ＣＮＴ合成を開始する前の昇温工程である。本工程においては基板の温度をＣＮＴ合成開始温度まで昇温する。ＣＮＴ合成開始温度はできるだけ高い温度が好ましいが、本発明ではＴｍ未満に設定する。また、上述のように合成条件のバラツキに起因するＴｍの変動による影響を回避するため、あらかじめ測定しておいたＴｍより１０℃以上低い温度で合成開始することが好ましい。昇温レートについては特に問題とするところではなく、図２に示すように一様なレートで昇温してもよいし、また、昇温レートを途中で変動させることも可能である。
【００４３】
２０２（時間ｔ１からｔ２まで）は本発明におけるＣＮＴ合成工程であり、Ｔｍ未満の基板温度でＣＮＴ合成を開始し、その後、Ｔｍ以上の基板温度まで昇温していることが特徴である。ＣＮＴ合成開始は、例えば、原料ガスの導入、プラズマ放電の開始などによって定義することができるがこれらに限られるものではなく、実質的にＣＮＴの合成を開始する意図のものであればその方法は問わない。また、合成開始後の温度上昇については、図２に示したような方法に限られるものではない。例えば、昇温レートは問題とならず、また、多段階でレートを可変させながら温度上昇してもよい。また、図２においては、ある時間から合成時の温度を一定制御するように図示しているが、これに限ったものではない。例えば、合成中の温度を可変してもよく、合成中常に一定のレートで昇温することも可能である。この場合において、ＣＮＴが形成された基板が溶融しないよう、基板温度がＴＭを超えない範囲で制御することが好ましい。
【００４４】
２０３（時間ｔ２からｔ３まで）は降温工程である。本工程においては、ＣＮＴの合成を終了するとともに、基板温度を室温付近まで降温する。ＣＮＴ合成終了は、例えば原料ガスの供給停止、プラズマ放電終了などによって定義することができる。
【００４５】
図３は、従来技術におけるＣＮＴ合成における代表的な温度プロファイルとＣＮＴ合成タイミングの関係を表す図である。図３において、２０１、２０３については図２の場合と同様である。
【００４６】
３０２は従来技術におけるＣＮＴ合成工程である。本工程においては、基板の表面を溶
融させないために、常にＴｍ未満の基板温度でＣＮＴ合成を行なっている。図３には、温度を一定制御する例を示しているが、例えば、Ｔｍ未満の基板温度で温度を可変する場合なども、従来の技術に含まれる。この場合、Ｔｍ未満の基板温度で合成をするため、ＣＮＴ合成レートが低くなる。
【実施例】
【００４７】
以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４８】
基板には、厚み１００μｍであるＡｌ（融点６６０℃）を用いた。基板を有機洗浄した後、当該基板表面に、ＣＮＴ合成触媒としてＥＢ蒸着によりＦｅを形成した。本実施例においては、基板の一部をマスクし、触媒が形成されないようにした。Ｆｅの厚みは水晶振動子でモニターし、１．０ｎｍとした。蒸着時真空度は５ｅ−７Ｔｏｒｒとした。
【００４９】
触媒形成後、ＣＮＴをマイクロ波プラズマＣＶＤ法により合成した。サセプタ上に基板を設置し、チャンバーを１ｅ−５Ｔｏｒｒ以下まで排気した後、ＣＮＴ合成用ガスとしてＣＨ4を１５ｃｃｍ、キャリアガスとしてＨ2を４０ｃｃｍに設定し同時に導入した。流量制御にはマスフローコントローラを用いた。チャンバー圧力が２０Ｔｏｒｒに到達後、基板温度の上昇を開始した。基板温度は熱電対によって、サセプタ温度をモニターすることにより制御した。
【００５０】
なお、本実施例のガス圧、ガス流量におけるＴｍは６３６℃から６３７℃の間であり、ＴＭは６６５〜６６７℃の間であることをあらかじめ確認しておいたが、基板によって若干のばらつきが確認された。
【００５１】
ＣＮＴの合成開始温度（図２のｔ１での基板温度）および合成到達温度（図２のｔ２での基板温度）の条件を５条件設定して合成を行ない、比較を行なった。以下、温度条件について、実施例および比較例を説明する。なお、説明に用いる温度は、前述したサセプタ温度である。
【００５２】
＜実施例１＞
本実施例では、Ｔｍ未満である６２０℃で合成を開始し、Ｔｍ以上ＴＭ未満であるがＴＭに近い６６０℃を合成到達温度としてＣＮＴ合成を行なった。
【００５３】
＜実施例２＞
本実施例では、Ｔｍ未満である６２０℃で合成を開始し、Ｔｍを若干上回る６４０℃を合成到達温度としてＣＮＴ合成を行なった。本実施例においては、合成到達温度がＴｍに近い点で実施例１と異なる。
【００５４】
＜比較例１＞
本比較例では、Ｔｍ未満である６２０℃で合成を開始し、そのまま一定値に制御してＣＮＴ合成を行った。本比較例は、図３のように、基板表面が溶融しないよう、Ｔｍより十分低い温度のままＣＮＴ合成を行ったものである。
【００５５】
＜比較例２＞
本比較例では、Ｔｍをわずかに超えた６４０℃で合成を開始し、そのまま一定値に制御してＣＮＴ合成を行った。本比較例は、合成レートを向上させるために、Ｔｍを大きくは超えない範囲でＣＮＴ合成を行ったものである。
【００５６】
＜比較例３＞
本比較例では、Ｔｍを大きく超えた６６０℃で合成を開始し、そのまま一定値に制御してＣＮＴ合成を行った。本比較例は、Ｔｍを大きく超えた温度条件でＣＮＴ合成を開始すると基板表面が溶融することを確認するものである。
【００５７】
以上の実施例及び比較例においては、ＣＮＴ合成開始温度に到達した時点で、プラズマ放電を開始することにより、ＣＮＴ合成を開始した。プラズマ源にはマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を用い、放電出力は９０Ｗとし、ＣＮＴ合成時間（図２におけるｔ１からｔ２まで）は３０分とした。なお、我々の実験において、プラズマ放電以前にはＣＮＴは合成されないことを確認している。触媒形成時にマスクされ、触媒が付着していない領域では、ＣＮＴは形成されなかった。プラズマ放電を終了してＣＮＴ合成を終了し、基板の降温を行なった。
【００５８】
＜評価結果＞
表１に、それぞれの実施例及び比較例における合成開始温度および合成到達温度を示すとともに、ＣＮＴ合成後において測定したＣＮＴ膜厚及びＣＮＴ密度を示す。なお、ＣＮＴ膜厚は、ＳＥＭ画像によって測定し、ＣＮＴ密度は、ＣＮＴが合成された面積、測定したＣＮＴ膜厚、ＣＮＴ合成後に測定したＣＮＴ重量から計算によって導出した。
【００５９】
【表１】
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【００６０】
図４にそれぞれの実施例及び比較例において合成したＣＮＴの断面ＳＥＭ写真を示す。図４（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ実施例１、実施例２、比較例１、比較例２、及び比較例３で合成したＣＮＴの断面ＳＥＭ写真である。それぞれのＳＥＭ写真倍率は一部異なるため、写真中に記載している。以下、それぞれの評価項目についての評価結果を示す。
【００６１】
比較例３については、ＣＮＴが合成されていることを確認したものの、基板表面が大きく溶融してしまい、ＣＮＴ膜厚およびＣＮＴ密度を正確に測定することができなかったため、表１においても記載を省略している。なお、比較例３のような状態になるまで溶融してしまったものは産業上利用可能性に乏しいものと言える。
【００６２】
表１より、測定したＣＮＴ膜厚およびＣＮＴ密度において、実施例１，２ともに比較例１，２に対して高い値を示していることがわかる。これによって、本発明の効果が示された。特に実施例１と比較例１を比較した場合、膜厚において約３倍、密度において約３０％の向上が確認された。また、実施例１および２を比較した場合、測定した膜厚、密度に
おいて、実施例２に対して実施例１の値が高いことがわかる。これによって、Ｔｍ以上の温度に大きく昇温することの効果を確認することができた。
【００６３】
なお、ＣＮＴが形成されていない領域において表面段差計を用いて基板表面粗さを測定したところ、実施例１，２ともに合成後の基板表面粗さは、合成開始前の基板表面粗さと大きく変化がなかった。また、比較例１においても合成開始前の基板表面粗さと大きく変化がなかった。比較例２においては、合成後の基板表面粗さが大きくなっており、若干の、基板表面の溶融が確認された。また、図４から、比較例２ではＣＮＴが形成されているものの、ＣＮＴ層の表面に多少の凹凸があることが確認され、ＣＮＴ合成の再現性に劣るものと予想される。これは、ＣＮＴ合成開始前にＴｍ以上の温度に昇温したことによる。実施例１，２において基板溶融がなかったのは、Ｔｍ未満で合成を開始してから、Ｔｍ以上に合成温度を上昇する本発明の効果によるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、基板が低融点基板であっても、基板が溶融することなくＣＮＴ合成レートを向上し、再現性良く高密度なＣＮＴを当該基板上に合成することが可能となる。得られた構造体は、例えば、水素吸蔵材料、Ｌｉ電池の電極材料、電気二重層キャパシタ材料、電子放出素子材料などに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明におけるＣＮＴ合成フローチャート図
【図２】本発明におけるＣＮＴ合成における代表的な温度プロファイルとＣＮＴ合成タイミングの関係を表す図
【図３】従来技術におけるＣＮＴ合成における代表的な温度プロファイルとＣＮＴ合成タイミングの関係を表す図
【図４】実施例及び比較例において合成したＣＮＴの断面ＳＥＭ写真図
【符号の説明】
【００６６】
１０１  基板準備工程
１０２  触媒形成工程
１０３  ＣＮＴ合成工程
２０１  昇温工程
２０２  本発明におけるＣＮＴ合成工程
２０３  降温工程
３０２  従来技術におけるＣＮＴ合成工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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