Ni-Cu 合金内包 CNMT の電気的特性

孤 立 し た C N T の 電 気 伝 導 特 性 に つ い て は 数 多 く の 研 究 が な さ れ て い る が

[ 5 . 6 - 7 ]， 金 属 内 包 C N T の 特 性 に つ い て あ ま り 報 告 が な い ． こ れ は 内 包 し た

C N T を 単 体 で 選 択 的 に 成 長 さ せ る こ と で き な い 事 と ，移 植 操 作 が 非 常 に 難 し

い 事 に 起 因 し て い る ． 主 に 金 属 を 内 包 し た C N T は 電 気 的 特 性 よ り も ， エ レ ク ト ロ マ イ グ レ ー シ ョ ン に よ る 内 包 物 輸 送 の 方 に 注 目 が 集 め ら れ て い る [ 5 . 3 ]．

今 回 の 研 究 で 得 ら れ た N i - C u合 金 内 包 C N M T は 上 記 に あ る 文 献 と 比 し て 内 包 物 が 異 な る だ け で な く 直 径 ，長 さ が 大 き く ， こ れ ま で に 見 ら れ な い 形 成 物 と し て 測 定 を 行 う 意 義 が あ る ． 故 に ，N i - C u 合 金 内 包 C N M T の 半 分 内 包 の 物 と 完 全 内 包 の 物 に つ い て 比 較 を 行 っ た[ 5 . 8 ]．

図 5 . 1 0 N i - C u 合 金 内 包 C N M T 移 植 用 の 基 板

SiO

50 nm

Si 525 µm

Au 電極

Ni-Cu 合金内包 CNMT

の移植位置

90

N i - C u 合 金 内 包 C N M T を 移 植 す る た め の 基 板 を 図 5 . 1 0 に 示 す ． こ の 基 板

は S i基 板 を 熱 酸 化 法 に よ っ て S i O2の 絶 縁 層 の 膜 を 約 5 0 n m成 膜 し た も の に ， フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ ー を 用 い て A u 電 極 を 形 成 し た も の で あ る ． N i - C u 合 金

内 包 C N M T の 移 植 は ，A u 電 極 の 対 向 部 分 に は 間 隙 が あ り ， そ こ に N i - C u 合

金 内 包 C N M T が 成 長 し た N i - C u 箔 の 尖 端 部 分 を 擦 り 付 け る こ と で 移 植 し た ． 移 植 後 の N i - C u 合 金 内 包 C N M T は S E M 観 察 に よ っ て 位 置 を 割 り 出 し ， 集 束 イ オ ン ビ ー ム( F o c u s e d I o n B e a m，F I B )法 に よ っ て P t 電 極 を 形 成 し ， 基 板 上 の A u 電 極 に 接 続 さ せ た ．図 5 . 1 1 は N i - C u 合 金 を 半 分 内 包 し た C N M T の 2 次 電 子( S e c o n d a r y E l e c t r o n )像 で あ る ．( a )は P t 電 極 形 成 後 の N i - C u 合 金 内 包

C N M T を ，( b )は P t 電 極 形 成 前 の S E 像 で あ る ．( c )は こ の 試 料 の 簡 単 な 模 型

図 で あ る ．図 5 . 1 2 は N i - C u 合 金 を 完 全 に 内 包 し た C N M T の S E 像 で あ る ．各 図 は 図 5 . 1 1 の と き と 同 様 で あ る ．

91

図 5 . 11 N i - C u 合 金 を 半 分 内 包 し た C N M T へ の P t 電 極 形 成

( a )電 極 形 成 後 ，( b )電 極 形 成 前 の S E 像 ，( c )電 極 形 成 の 模 型 図

図 5 . 1 2 N i - C u 合 金 を 完 全 内 包 し た C N M T へ の P t 電 極 形 成

( a )電 極 形 成 後 ，( b )電 極 形 成 前 の S E 像 ，( c )電 極 形 成 の 模 型 図 Ni-Cu内包CNT

Pt電極

Pt電極 9.4µm

6µm

(a) (b)

(c)

Ni-Cu

内包

Pt

電極

Pt

電極

8.6µm

5µm (a)

(b)

(c)

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こ れ ら の 試 料 に つ い て 制 限 電 圧 3 V， 制 限 電 流 5 µ A で 測 定 を 行 っ た 結 果 が

図 5 . 1 3 と 図 5 . 1 4 で あ る ． 明 ら か な 特 性 の 変 化 と し て ， 半 分 内 包 の C N M T は

オ ー ミ ッ ク な 特 性 を ， 完 全 内 包 の C N M T は 絶 縁 性 を 示 し た 点 で あ る ．

-0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 -3

-2 -1 0 1 2 [10

] 3

電圧 V [V]

電流 I [ A ]

-3 -2 -1 0 1 2 3

-3 -2 -1 0 1 2 [10

] 3

電圧 V [V]

電流 I [A ]

図 5 . 1 3 N i - C u 合 金 を 半 分 内 包 し た C N M T の V-I 特 性

図 5 . 1 4 N i - C u 合 金 を 完 全 内 包 し た C N M T の V-I 特 性

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制 限 電 圧 以 上 の 電 圧 で 実 験 を 行 う と S i O2 絶 縁 膜 の 方 が 絶 縁 破 壊 を 起 こ し て し ま う た め ， 完 全 内 包 C N M T の 絶 縁 性 能 は 未 知 で あ る ． 半 分 内 包 C N M T の 特 性 に 関 し て は ，電 気 伝 導 度 が 0 . 1 µ S と な っ て い た ．半 分 内 包 C N M T の オ ー ミ ッ ク 特 性 に 関 し て は ， 電 気 伝 導 度 の み に 着 目 す る と 文 献 値( 1×1 0⁶Ω = 1 µ S ) に 近 く な っ て い る た め[ 5 . 7 ]，C N M T が 電 気 伝 導 を 担 っ て い る と 考 え ら れ る ． 完 全 内 包 C N M T の 絶 縁 特 性 に 関 し て は ，V-I 特 性 の み か ら は そ の 性 質 を 述 べ る こ と は で き な い が ， 内 包 金 属 が C N M T の 電 気 伝 導 に 影 響 す る 場 合 ，N i - C u ナ ノ ワ イ ヤ ー が 絶 縁 性 を 持 っ た と い う こ と に な る ．