様式３
立S23-05

SiC 表面分解法により形成したカーボンナノチューブの構造評価：
NEXAFS による配向パラメータの決定
Structural evaluation of carbon nanotube films formed by surface
decomposition of SiC: Determination of order parameter by NEXAFS
丸山 隆浩a, 石黒 祐樹a, 石井 秀司b, 太田 俊明bTakahiro Maruyamaa, Yuki Ishiguroa, Hideshi Ishiib, Toshiaki Ohtabaa

名城大学理工学研究科, b 立命館大学 SR センター
Department of Materials Science and Engineering, Meijo University,b
The SR Center, Ritsumeikan University

SiC 表面分解法により作製した高密度垂直配向の多層カーボンナノチューブ（MWCNT）膜に対し、C の K 吸収端 NEXAFS 測定を行い、垂直配向性の評価を試みた。全電子収量（TEY）法によるNEXAFS スペクトル中のπ*共鳴ピーク強度の入射光角度依存性から見積もった配向パラメータ(orientation parameter: OP)の値は 0.38 となり、化学気相成長（CVD）法により成長した垂直配向 CNT膜に比べ、高い配向性を有することが示された。
Vertically aligned carbon nanotubes (CNTs) grown by the surface decomposition of SiC were studied by C
K edge NEXAFS measurements. The NEXAFS spectra measured in total electron yield (TEY) mode showeda distinct angular dependence on π* resonance and the orientation parameter was estimated to be 0.38, which
was fairly larger than those reported for vertically aligned CNTs grown by chemical vapor deposition (CVD)method.
Keywords: carbon nanotube, C K-NEXAFS, orientation parameter
背景と研究目的： SiC単結晶を真空中で高温に加熱することにより、高密度の多層カーボンナノチューブ（MWCNT）が基板表面に垂直配向して生成することが知られている[1]。この“SiC表面分解法”により生成した
MWCNTは、化学気相成長（CVD）法を用いて成長したCNTに比べ、高い配向性を有するとされているが、垂直配向性を定量的に評価した報告はない。今回、分子の配向性評価のための強力なツールであるX線吸収微細構造（NEXAFS）測定を用いて表面分解法により作製したCNT膜の配向性評価を試みた。
実験 ：SiC 表 面 分 解 法 を 用 い て 、
6H-SiC(000-1)基板上に直径3-6 nm、層数2-5層、厚さ約400 nmのMWCNT膜を作製し、C K
吸収端のNEXAFS測定を行った。測定は立命館大学SRセンターのビームラインBL2にて実施し、全電子収量法（TEY）、および部分電子収量法（PEY）の両手法を用いて同時測定を行った。

結果、および、考察： Fig. 1 にTEY法および PEY 法 に よ り 測 定 し た C K 吸 収 端 のNEXAFSスペクトルの入射光角度依存性を示す（入射光の角度は挿入図のθ）。PEYスペク
トルの場合、285.5 eV付近のC-C結合のπ*共鳴ピークと 292.3 eV付近のσ*共鳴ピーク強度に、入射光角度依存性がほとんどみられないのに対し、TEYスペクトルでは、入射光角度が増加するにつれπ*共鳴ピークの相対強度が強くなっていることがわかる。このTEYスペク
トルの角度依存性はCNTが垂直配向していることから説明される。一方、PEY測定の場合、電子の平均自由行程を考慮すると、検出にかかる光電子のほとんどがCNT先端のカーボンナノキャップからのものと考えられる。この
カーボンナノキャップは、グラフェンシートが直径 3~6 nm程度の半球状に丸まった構造をとっており、そのため、PEYスペクトルの入射光角度依存性がほとんどみられなかったものと考えられる。
垂直配向 CNT の場合、π軌道が表面平行方向を向いているため、π*共鳴ピーク強度は様式３sin2θ （ θ は入射光角度）に比例して増加することが知られている [2]。TEY スペクトルのπ*ピーク強度を sin2θ に対してプロットしたものを Fig. 2 に示す。垂直入射(θ=90º)、および外挿により求めた平行入射(θ=0º)ときのπ*共鳴ピーク強度（それぞれ I⊥、I∥とする）から配向パラメータ(orientation parameter (OP):(I┴ − I║)/(I┴ + I║))を算出したところ、0.38 という値が得られた。CVD 法で成長した垂直配向
CNT の場合、OP は 0.08-0.145 の値が報告されており[2, 3]、SiC 表面分解法により生成した MWCNT の垂直配向性が優れていることが示された。
本研究で用いた試料は名古屋大学エコトピア科学研究所の楠美智子教授、乗松航助教より提供を受けました。立命館大学 SR センター
での NEXAFS 測定実験の実施において、文部科学省ナノテクノロジーネットワーク・プロジェクトの研究支援を受けました。ここに記して感謝の意を表します。
文 献[1] M. Kusunoki, T. Suzuki, T. Hirayama, N.
Shibata and K. Kaneko, Appl. Phys. Lett. 77(2000) 531.
[2] Z. Li, L. Zhang, D. E. Resasco, B. S. Mun
and F. G. Requejo, Appl. Phys. Lett. 90 (2007)
103115.
[3] T. Hemrj-Benny, S. Banerjee, S. Sambasivan,
D. A. Fisher, G. Eres, A. A. Puretzky, D. B.
Geohegan, D. H. Londres, J. A. Misewich and S.
S. Wong, Phys. Chem. Chem. Phys. 8 (2006)
5038.
論文・学会等発表（予定）[1] T. Maruyama, Y. Ishiguro, S. Naritsuka,W. Norimatsu, M. Kusunoki, K. Amemiya,
H. Ishii, and T. Ohta,
Jpn. J. Appl. Phys. in press.
[2] Y. Ishiguro, T. Maruyama, S. Naritsuka,W. Norimatsu, M. Kusunoki, K. Amemiya,
H. Ishii, and T. Ohta,
International Union of Materials ResearchSocieties – International Conference on
Electronic Materials (IUMRS-ICEM) 2012,Yokohama (ポスター発表).

Fig. 1. (a) TEY and (b) PEY C K edge
NEXAFS spectra of the CNTs grown by
the surface decomposition of SiC obtainedat different incidence angles.

Fig. 2. Intensities of the π* resonances
fitted to sin2θ. The solid line represents a
fit to the sine squared θ, which was used todetermine the order parameter (OP).
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