JP2003081618A - カーボンナノチューブ膜の形成方法 - Google Patents
カーボンナノチューブ膜の形成方法Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 剥がれにくく、電子放出電圧が低いカーボン
ナノチューブ膜を形成する。 【解決手段】 導電性部材の一面に鉄の被膜を形成す
る。次に、この導電性部材を鉄の被膜が形成された面を
上に向けて発熱板上に載置し、１００℃程度に加熱した
状態とし、エアブラシを用いてカーボンナノチューブを
エタノール中に超音波分散させた懸濁液を霧状にして鉄
の被膜が形成された面に吹き付け、カーボンナノチュー
ブ膜を形成する。次に、この導電性部材を真空中で加熱
し、５００℃以上６００℃以下の温度に到達した時点で
加熱を終了する。
ナノチューブ膜を形成する。 【解決手段】 導電性部材の一面に鉄の被膜を形成す
る。次に、この導電性部材を鉄の被膜が形成された面を
上に向けて発熱板上に載置し、１００℃程度に加熱した
状態とし、エアブラシを用いてカーボンナノチューブを
エタノール中に超音波分散させた懸濁液を霧状にして鉄
の被膜が形成された面に吹き付け、カーボンナノチュー
ブ膜を形成する。次に、この導電性部材を真空中で加熱
し、５００℃以上６００℃以下の温度に到達した時点で
加熱を終了する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カーボンナノチュ
ーブ膜の形成方法に関し、特にスプレー堆積法を用いた
カーボンナノチューブ膜の形成方法に関する。
ーブ膜の形成方法に関し、特にスプレー堆積法を用いた
カーボンナノチューブ膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＦＥＤ（Field Emission Display）や蛍
光表示管などの蛍光表示装置の電子放出源として、カー
ボンナノチューブを用いた電界放出型電子放出源が注目
されている。カーボンナノチューブには、グラファイト
の単層が円筒状に閉じ、かつ円筒の先端部に五員環が形
成された構造を有する単層カーボンナノチューブと、複
数のグラファイトの層が入れ子構造的に積層し、それぞ
れのグラファイト層が円筒状に閉じた同軸多層構造の多
層カーボンナノチューブがあるが、いずれも電子放出源
として用いることができる。
光表示管などの蛍光表示装置の電子放出源として、カー
ボンナノチューブを用いた電界放出型電子放出源が注目
されている。カーボンナノチューブには、グラファイト
の単層が円筒状に閉じ、かつ円筒の先端部に五員環が形
成された構造を有する単層カーボンナノチューブと、複
数のグラファイトの層が入れ子構造的に積層し、それぞ
れのグラファイト層が円筒状に閉じた同軸多層構造の多
層カーボンナノチューブがあるが、いずれも電子放出源
として用いることができる。
【０００３】このような電界放出型電子放出源は、カー
ボンナノチューブが多数付着した導電性部材を陰極とし
て用いるため、導電性部材の表面に多数のカーボンナノ
チューブからなる膜（以後、カーボンナノチューブ膜と
記す）を形成する様々な方法が提案されている。スプレ
ー堆積法はこのうちの１つであり、カーボンナノチュー
ブを液体中に分散させた懸濁液を霧状にして加熱された
導電性部材に吹き付ける方法である。
ボンナノチューブが多数付着した導電性部材を陰極とし
て用いるため、導電性部材の表面に多数のカーボンナノ
チューブからなる膜（以後、カーボンナノチューブ膜と
記す）を形成する様々な方法が提案されている。スプレ
ー堆積法はこのうちの１つであり、カーボンナノチュー
ブを液体中に分散させた懸濁液を霧状にして加熱された
導電性部材に吹き付ける方法である。
【０００４】図１４は、従来のスプレー堆積法を用いた
カーボンナノチューブ膜の形成方法を示す説明図であ
る。同図に示すように、スプレー堆積法では、発熱板３
に載置して加熱した導電性部材１に、エアブラシ４を用
いてカーボンナノチューブを液体中に分散させた懸濁液
５を霧状にして吹き付ける。導電性部材に吹き付けられ
た懸濁液は、熱によって液体が蒸発するためカーボンナ
ノチューブだけが残る。このようにして導電性部材の表
面にカーボンナノチューブ膜が形成される。
カーボンナノチューブ膜の形成方法を示す説明図であ
る。同図に示すように、スプレー堆積法では、発熱板３
に載置して加熱した導電性部材１に、エアブラシ４を用
いてカーボンナノチューブを液体中に分散させた懸濁液
５を霧状にして吹き付ける。導電性部材に吹き付けられ
た懸濁液は、熱によって液体が蒸発するためカーボンナ
ノチューブだけが残る。このようにして導電性部材の表
面にカーボンナノチューブ膜が形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スプレ
ー堆積法は、使用する懸濁液にバインダーなどの接着剤
を含まないため、カーボンナノチューブ膜が導電性部材
から剥がれやすいという問題があった。また、導電性部
材とカーボンナノチューブ膜の間の電気抵抗が高く、こ
の部分で電圧降下が生じてカーボンナノチューブ膜に印
加される実質的な電圧が低下するため、所望の電子放出
量を得るための電圧を高くする必要があった。本発明
は、以上のような問題点を解消するためになされたもの
であり、導電性部材から剥がれにくく、従来よりも低い
電圧で従来と同等の放出電流が得られるカーボンナノチ
ューブ膜を形成する方法を提供することを目的とする。
ー堆積法は、使用する懸濁液にバインダーなどの接着剤
を含まないため、カーボンナノチューブ膜が導電性部材
から剥がれやすいという問題があった。また、導電性部
材とカーボンナノチューブ膜の間の電気抵抗が高く、こ
の部分で電圧降下が生じてカーボンナノチューブ膜に印
加される実質的な電圧が低下するため、所望の電子放出
量を得るための電圧を高くする必要があった。本発明
は、以上のような問題点を解消するためになされたもの
であり、導電性部材から剥がれにくく、従来よりも低い
電圧で従来と同等の放出電流が得られるカーボンナノチ
ューブ膜を形成する方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明のカーボンナノチューブ膜の形成方法
は、炭化物を形成する金属の表面にカーボンナノチュー
ブを液体中に分散させた懸濁液を霧状にして吹き付けた
後、真空中で加熱することによって特徴づけられる。こ
の場合、炭化物を形成する金属は導電性部材の表面に被
膜として形成する。また、真空中での加熱に先立ち、金
属の表面に吹き付けられた懸濁液の液体を蒸発させる。
このカーボンナノチューブ膜の形成方法の一構成例は、
炭化物を形成する金属として鉄もしくはチタンまたはこ
れらの金属のうち少なくとも１つを含む金属を用いる。
真空中での加熱は、所定温度に到達した時点で終了す
る。この場合、所定温度は５００℃以上７００℃以下と
する。このときの加熱開始から加熱終了までに要する時
間を２〜３分とする。
ために、本発明のカーボンナノチューブ膜の形成方法
は、炭化物を形成する金属の表面にカーボンナノチュー
ブを液体中に分散させた懸濁液を霧状にして吹き付けた
後、真空中で加熱することによって特徴づけられる。こ
の場合、炭化物を形成する金属は導電性部材の表面に被
膜として形成する。また、真空中での加熱に先立ち、金
属の表面に吹き付けられた懸濁液の液体を蒸発させる。
このカーボンナノチューブ膜の形成方法の一構成例は、
炭化物を形成する金属として鉄もしくはチタンまたはこ
れらの金属のうち少なくとも１つを含む金属を用いる。
真空中での加熱は、所定温度に到達した時点で終了す
る。この場合、所定温度は５００℃以上７００℃以下と
する。このときの加熱開始から加熱終了までに要する時
間を２〜３分とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態にかか
るカーボンナノチューブ膜の形成方法を示すフローチャ
ートである。まず、陰極となる導電性部材の一面に鉄の
被膜を形成する（ステップＳ１）。ここでは、導電性部
材として直径５ｍｍ、高さ５ｍｍのステンレス鋼製の円
柱を用いる。この円柱は、上面の円周部に半径０．５ｍ
ｍの面取りがなされており、鉄の被膜は真空蒸着により
この上面に１００ｎｍの厚さで形成される。
の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態にかか
るカーボンナノチューブ膜の形成方法を示すフローチャ
ートである。まず、陰極となる導電性部材の一面に鉄の
被膜を形成する（ステップＳ１）。ここでは、導電性部
材として直径５ｍｍ、高さ５ｍｍのステンレス鋼製の円
柱を用いる。この円柱は、上面の円周部に半径０．５ｍ
ｍの面取りがなされており、鉄の被膜は真空蒸着により
この上面に１００ｎｍの厚さで形成される。
【０００８】次に、導電性部材の鉄の被膜が形成された
面にスプレー堆積法を用いてカーボンナノチューブ膜を
形成する（ステップＳ２）。ここでは、図２に示すよう
に、導電性部材１を鉄の被膜２が形成された面を上に向
けて発熱板３上に載置し、１００℃程度に加熱した状態
とし、エアブラシ４を用いてカーボンナノチューブをエ
タノール中に超音波分散させた懸濁液５を霧状にして鉄
の被膜２が形成された面に吹き付ける。この場合、吹き
付けられた懸濁液中のエタノールが熱によって蒸発する
ためカーボンナノチューブだけが堆積し、鉄の被膜上に
カーボンナノチューブからなる膜が形成される。
面にスプレー堆積法を用いてカーボンナノチューブ膜を
形成する（ステップＳ２）。ここでは、図２に示すよう
に、導電性部材１を鉄の被膜２が形成された面を上に向
けて発熱板３上に載置し、１００℃程度に加熱した状態
とし、エアブラシ４を用いてカーボンナノチューブをエ
タノール中に超音波分散させた懸濁液５を霧状にして鉄
の被膜２が形成された面に吹き付ける。この場合、吹き
付けられた懸濁液中のエタノールが熱によって蒸発する
ためカーボンナノチューブだけが堆積し、鉄の被膜上に
カーボンナノチューブからなる膜が形成される。
【０００９】ここで用いたカーボンナノチューブは、ヘ
リウムガス中で２本の炭素電極を１〜２ｍｍ程度離した
状態で直流アーク放電を起こしたときに、陽極側の炭素
が蒸発して陰極側の炭素電極先端に凝集し形成される円
柱状堆積物の内側に存在する繊維状の針状構造物（柱状
グラファイト）から取り出した未精製の多層カーボンナ
ノチューブである。
リウムガス中で２本の炭素電極を１〜２ｍｍ程度離した
状態で直流アーク放電を起こしたときに、陽極側の炭素
が蒸発して陰極側の炭素電極先端に凝集し形成される円
柱状堆積物の内側に存在する繊維状の針状構造物（柱状
グラファイト）から取り出した未精製の多層カーボンナ
ノチューブである。
【００１０】次に、鉄の被膜が形成された面にカーボン
ナノチューブ膜が形成された導電性部材を真空中で加熱
処理する（ステップＳ３）。ここでは、真空中での加熱
処理を図３のフローチャートに示す手順で行う。まず、
加熱処理する導電性部材を真空雰囲気に置く（ステップ
Ｓ３１）。この場合、鉄の被膜上に多層カーボンナノチ
ューブからなる膜が形成された導電性部材を真空チャン
バ内に配置された抵抗加熱体（タングステンボート）の
上に載置し、真空チャンバ内を真空ポンプで１×１０-3
Ｐａの圧力まで排気する。
ナノチューブ膜が形成された導電性部材を真空中で加熱
処理する（ステップＳ３）。ここでは、真空中での加熱
処理を図３のフローチャートに示す手順で行う。まず、
加熱処理する導電性部材を真空雰囲気に置く（ステップ
Ｓ３１）。この場合、鉄の被膜上に多層カーボンナノチ
ューブからなる膜が形成された導電性部材を真空チャン
バ内に配置された抵抗加熱体（タングステンボート）の
上に載置し、真空チャンバ内を真空ポンプで１×１０-3
Ｐａの圧力まで排気する。
【００１１】次に、導電性部材の加熱を開始し（ステッ
プＳ３２）、導電性部材の温度が所定温度に到達するま
で待つ（ステップＳ３３）。所定温度に到達したら、加
熱を終了し（ステップＳ３４）、導電性部材を大気圧雰
囲気に戻す（ステップＳ３５）。ここで、導電性部材の
加熱は、抵抗加熱体に所定の電流を流すことにより行
う。抵抗加熱体に流す電流は、５分間の通電により導電
性部材が一定温度になるように設定し、所定温度は５０
０℃以上７００℃以下とする。この場合の加熱開始から
加熱終了までに要する時間は２〜３分である。所定温度
への到達判定は、熱電対などを用いた温度測定器により
行ってもよいし、予め所定温度へ到達するまでの時間を
計測しておき、この時間が経過した時点で所定温度へ到
達したと見なして加熱を終了するようにしてもよい。
プＳ３２）、導電性部材の温度が所定温度に到達するま
で待つ（ステップＳ３３）。所定温度に到達したら、加
熱を終了し（ステップＳ３４）、導電性部材を大気圧雰
囲気に戻す（ステップＳ３５）。ここで、導電性部材の
加熱は、抵抗加熱体に所定の電流を流すことにより行
う。抵抗加熱体に流す電流は、５分間の通電により導電
性部材が一定温度になるように設定し、所定温度は５０
０℃以上７００℃以下とする。この場合の加熱開始から
加熱終了までに要する時間は２〜３分である。所定温度
への到達判定は、熱電対などを用いた温度測定器により
行ってもよいし、予め所定温度へ到達するまでの時間を
計測しておき、この時間が経過した時点で所定温度へ到
達したと見なして加熱を終了するようにしてもよい。
【００１２】ここで、所定温度を５００℃以上７００℃
以下とする理由を説明する。図４〜図６は、加熱終了時
の到達温度を変えて形成したカーボンナノチューブ膜の
走査型電子顕微鏡像（以後、ＳＥＭ像と記す）であり、
加熱終了時の到達温度は、図４が５００℃、図５が６０
０℃、図６が７００℃である。この実施の形態では、未
精製の多層カーボンナノチューブを用いているため、い
ずれのＳＥＭ像においてもナノチューブとナノパーティ
クルが観察される。
以下とする理由を説明する。図４〜図６は、加熱終了時
の到達温度を変えて形成したカーボンナノチューブ膜の
走査型電子顕微鏡像（以後、ＳＥＭ像と記す）であり、
加熱終了時の到達温度は、図４が５００℃、図５が６０
０℃、図６が７００℃である。この実施の形態では、未
精製の多層カーボンナノチューブを用いているため、い
ずれのＳＥＭ像においてもナノチューブとナノパーティ
クルが観察される。
【００１３】これらを比較すると、到達温度５００℃で
は下地の鉄の被膜に欠陥はほとんど見られないのに対
し、６００℃では下地の鉄の被膜にひび割れが観察さ
れ、７００℃では下地の鉄の被膜に穴があいているのが
観察される。また、図示しないが、到達温度８００℃で
は導電性部材上にほとんどナノチューブが存在しておら
ず、わずかなナノチューブが点在しているにすぎない。
このように、ＳＥＭ像によれば、加熱処理時の到達温度
が高いほど下地の鉄の被膜に欠陥が生じやすくなるの
で、生成したカーボンナノチューブ膜が剥離する可能性
が高くなると考えられる。
は下地の鉄の被膜に欠陥はほとんど見られないのに対
し、６００℃では下地の鉄の被膜にひび割れが観察さ
れ、７００℃では下地の鉄の被膜に穴があいているのが
観察される。また、図示しないが、到達温度８００℃で
は導電性部材上にほとんどナノチューブが存在しておら
ず、わずかなナノチューブが点在しているにすぎない。
このように、ＳＥＭ像によれば、加熱処理時の到達温度
が高いほど下地の鉄の被膜に欠陥が生じやすくなるの
で、生成したカーボンナノチューブ膜が剥離する可能性
が高くなると考えられる。
【００１４】さらに、このような方法で形成したカーボ
ンナノチューブ膜から得られた電子放出の電流密度分布
を図７〜図１０に示す。ここで、図７は到達温度５００
℃、図８は到達温度６００℃、図９は到達温度７００
℃、図１０は到達温度８００℃で形成したカーボンナノ
チューブ膜における電子放出の電流密度分布である。こ
の電流密度分布の測定は、２００μｍの間隔をあけて対
向配置された、カーボンナノチューブ膜が形成された導
電性部材と針状の測定端子とを真空チャンバ内に置き、
真空チャンバー内の圧力を５×１０-8Ｐａとした状態
で、導電性部材と測定端子の間に導電性部材が負電圧と
なるように１０００Ｖの直流電圧を印加したときの電流
を測定するとともに、測定端子が導電性部材上を走査す
ることにより行われた。
ンナノチューブ膜から得られた電子放出の電流密度分布
を図７〜図１０に示す。ここで、図７は到達温度５００
℃、図８は到達温度６００℃、図９は到達温度７００
℃、図１０は到達温度８００℃で形成したカーボンナノ
チューブ膜における電子放出の電流密度分布である。こ
の電流密度分布の測定は、２００μｍの間隔をあけて対
向配置された、カーボンナノチューブ膜が形成された導
電性部材と針状の測定端子とを真空チャンバ内に置き、
真空チャンバー内の圧力を５×１０-8Ｐａとした状態
で、導電性部材と測定端子の間に導電性部材が負電圧と
なるように１０００Ｖの直流電圧を印加したときの電流
を測定するとともに、測定端子が導電性部材上を走査す
ることにより行われた。
【００１５】これらの測定から、加熱処理時の到達温度
が高いほど電子の放出サイトが少なくなっていることが
分かる。これは、温度が上がるにつれ、カーボンナノチ
ューブが変質し蒸発していくためと推測される。図７〜
図１０により、均一な電子放出を得るためには、加熱処
理時の到達温度を７００℃程度に抑える必要があること
が分かる。以上のことから明らかなように、鉄の被膜上
にカーボンナノチューブからなる膜を形成する場合は、
加熱処理時の到達温度を７００℃程度に抑える必要があ
り、例えば６００℃程度とすることにより好適な結果を
得ることができる。なお、被膜を形成する材料として鉄
より融点の高い材料、例えばチタンを用いた場合には、
加熱処理時の到達温度を７００℃程度としても好適な結
果を得ることができる。
が高いほど電子の放出サイトが少なくなっていることが
分かる。これは、温度が上がるにつれ、カーボンナノチ
ューブが変質し蒸発していくためと推測される。図７〜
図１０により、均一な電子放出を得るためには、加熱処
理時の到達温度を７００℃程度に抑える必要があること
が分かる。以上のことから明らかなように、鉄の被膜上
にカーボンナノチューブからなる膜を形成する場合は、
加熱処理時の到達温度を７００℃程度に抑える必要があ
り、例えば６００℃程度とすることにより好適な結果を
得ることができる。なお、被膜を形成する材料として鉄
より融点の高い材料、例えばチタンを用いた場合には、
加熱処理時の到達温度を７００℃程度としても好適な結
果を得ることができる。
【００１６】次に、電子放出の電極間距離依存性に対す
る加熱処理時の到達温度の違いによる影響について説明
する。図１１は、前述した電流密度分布の測定を電極間
距離１０μｍから１０００μｍまで変化させて行い、そ
れぞれの距離における電流密度が１ｍＡ／ｃｍ2となる
電圧を示したグラフである。図１１において、ａは到達
温度５００℃、ｂは到達温度６００℃、ｃは到達温度７
００℃、ｄは到達温度８００℃で加熱処理したカーボン
ナノチューブ膜における測定結果を示す。図１１によれ
ば、到達温度６００℃で加熱処理したカーボンナノチュ
ーブ膜を用いた陰極がどの距離においても最も少ない印
加電圧で所定の電流密度が得られることが分かる。そし
て、到達温度５００℃で加熱処理したカーボンナノチュ
ーブ膜を用いた陰極がこれに近い値を示し、到達温度７
００℃で加熱処理したカーボンナノチューブ膜を用いた
陰極がこれに続いていることが分かる。
る加熱処理時の到達温度の違いによる影響について説明
する。図１１は、前述した電流密度分布の測定を電極間
距離１０μｍから１０００μｍまで変化させて行い、そ
れぞれの距離における電流密度が１ｍＡ／ｃｍ2となる
電圧を示したグラフである。図１１において、ａは到達
温度５００℃、ｂは到達温度６００℃、ｃは到達温度７
００℃、ｄは到達温度８００℃で加熱処理したカーボン
ナノチューブ膜における測定結果を示す。図１１によれ
ば、到達温度６００℃で加熱処理したカーボンナノチュ
ーブ膜を用いた陰極がどの距離においても最も少ない印
加電圧で所定の電流密度が得られることが分かる。そし
て、到達温度５００℃で加熱処理したカーボンナノチュ
ーブ膜を用いた陰極がこれに近い値を示し、到達温度７
００℃で加熱処理したカーボンナノチューブ膜を用いた
陰極がこれに続いていることが分かる。
【００１７】次に、従来のスプレー堆積法のみで形成し
たカーボンナノチューブ膜を用いた陰極と、この実施の
形態による形成方法で形成したカーボンナノチューブ膜
を用いた陰極とを電子放出の電極間距離依存性について
比較した結果を図１２に示す。図１２において、ｂはこ
の実施の形態による到達温度６００℃で形成したカーボ
ンナノチューブ膜を用いた陰極における測定結果を示
し、ｅは従来のスプレー堆積法のみで形成したカーボン
ナノチューブ膜を用いた陰極における測定結果を示す。
これによれば、この実施の形態による到達温度６００℃
で形成したカーボンナノチューブ膜を用いた陰極は、従
来のスプレー堆積法のみで形成したカーボンナノチュー
ブ膜を用いた陰極に比べ、約１／２の印加電圧で所定の
電流密度を得ることができる。
たカーボンナノチューブ膜を用いた陰極と、この実施の
形態による形成方法で形成したカーボンナノチューブ膜
を用いた陰極とを電子放出の電極間距離依存性について
比較した結果を図１２に示す。図１２において、ｂはこ
の実施の形態による到達温度６００℃で形成したカーボ
ンナノチューブ膜を用いた陰極における測定結果を示
し、ｅは従来のスプレー堆積法のみで形成したカーボン
ナノチューブ膜を用いた陰極における測定結果を示す。
これによれば、この実施の形態による到達温度６００℃
で形成したカーボンナノチューブ膜を用いた陰極は、従
来のスプレー堆積法のみで形成したカーボンナノチュー
ブ膜を用いた陰極に比べ、約１／２の印加電圧で所定の
電流密度を得ることができる。
【００１８】次に、カーボンナノチューブ膜の導電性部
材への付着力について調べた結果を説明する。図１３
は、この実施の形態による形成方法で形成したカーボン
ナノチューブ膜の導電性部材への付着力を調べるために
行ったテープ剥がしテストの結果を示すものであり、カ
ーボンナノチューブ膜へ貼り付けた後、剥がした粘着テ
ープの粘着面を示す写真である。この結果によれば、到
達温度５００℃で形成したカーボンナノチューブ膜が最
も剥がれにくく、到達温度が高くなるに従って、広い範
囲でカーボンナノチューブ膜の剥離が観測されることか
ら、到達温度が高くなると付着力が弱まることが分か
る。これは、温度が６００℃を超えたあたりから鉄が蒸
発を始め、図６で示したように、下地の鉄の被膜に穴が
生じるなどの欠陥が発生するためと考えられる。したが
って、６００℃を超える到達温度で加熱処理する場合に
は、到達温度が高くなるにつれて真空中での加熱時間を
短くすることが望ましいと考えられる。なお、到達温度
８００℃では、カーボンナノチューブ膜がほとんど残っ
ていないため、粘着テープには何も付着しなかった。
材への付着力について調べた結果を説明する。図１３
は、この実施の形態による形成方法で形成したカーボン
ナノチューブ膜の導電性部材への付着力を調べるために
行ったテープ剥がしテストの結果を示すものであり、カ
ーボンナノチューブ膜へ貼り付けた後、剥がした粘着テ
ープの粘着面を示す写真である。この結果によれば、到
達温度５００℃で形成したカーボンナノチューブ膜が最
も剥がれにくく、到達温度が高くなるに従って、広い範
囲でカーボンナノチューブ膜の剥離が観測されることか
ら、到達温度が高くなると付着力が弱まることが分か
る。これは、温度が６００℃を超えたあたりから鉄が蒸
発を始め、図６で示したように、下地の鉄の被膜に穴が
生じるなどの欠陥が発生するためと考えられる。したが
って、６００℃を超える到達温度で加熱処理する場合に
は、到達温度が高くなるにつれて真空中での加熱時間を
短くすることが望ましいと考えられる。なお、到達温度
８００℃では、カーボンナノチューブ膜がほとんど残っ
ていないため、粘着テープには何も付着しなかった。
【００１９】以上説明したように、導電性部材の表面に
鉄の被膜を形成し、スプレー堆積法により鉄の被膜上に
カーボンナノチューブを堆積し、真空中で２〜３分の加
熱により到達温度が５００℃以上７００℃以下となる加
熱処理を行うことにより、導電性部材から剥がれにく
く、従来の約１／２の電圧で従来と同等の放出電流が得
られるカーボンナノチューブ膜を形成することができ
る。これは、鉄の被膜が上述した加熱処理により導電性
部材とカーボンナノチューブを電気的及び機械的に強固
に結合させる接着剤となることを示すものであり、この
作用は鉄の被膜とこの被膜に接するカーボンナノチュー
ブが加熱処理により炭化物を形成することによりもたら
されると考えられる。
鉄の被膜を形成し、スプレー堆積法により鉄の被膜上に
カーボンナノチューブを堆積し、真空中で２〜３分の加
熱により到達温度が５００℃以上７００℃以下となる加
熱処理を行うことにより、導電性部材から剥がれにく
く、従来の約１／２の電圧で従来と同等の放出電流が得
られるカーボンナノチューブ膜を形成することができ
る。これは、鉄の被膜が上述した加熱処理により導電性
部材とカーボンナノチューブを電気的及び機械的に強固
に結合させる接着剤となることを示すものであり、この
作用は鉄の被膜とこの被膜に接するカーボンナノチュー
ブが加熱処理により炭化物を形成することによりもたら
されると考えられる。
【００２０】この実施の形態では導電性部材の形状を円
柱状として説明したが、導電性部材の形状はこれに限ら
れるものではなく、例えば板状やメッシュ状など被膜形
成とスプレー堆積法が適用できる形状であればどのよう
なものでもよい。また、導電性部材の材質をステンレス
鋼としたが、加熱処理の温度に耐える導電性材料であれ
ばよい。さらに、導電性部材の表面に形成する被膜を鉄
としたが、鉄に限られるものではなく、例えばチタンま
たは鉄およびチタンのうち少なくとも１つを含む金属な
どの炭化物を形成する金属であればよい。
柱状として説明したが、導電性部材の形状はこれに限ら
れるものではなく、例えば板状やメッシュ状など被膜形
成とスプレー堆積法が適用できる形状であればどのよう
なものでもよい。また、導電性部材の材質をステンレス
鋼としたが、加熱処理の温度に耐える導電性材料であれ
ばよい。さらに、導電性部材の表面に形成する被膜を鉄
としたが、鉄に限られるものではなく、例えばチタンま
たは鉄およびチタンのうち少なくとも１つを含む金属な
どの炭化物を形成する金属であればよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のカーボン
ナノチューブ膜の形成方法によれば、従来のスプレー堆
積法で形成したカーボンナノチューブ膜に比べて、剥が
れにくく、約１／２の電圧で従来と同等の放出電流が得
られるカーボンナノチューブ膜を形成することができ
る。また、加熱温度が５００℃以上７００℃以下と、比
較的低い温度でよく、加熱処理時間が２〜３分と短いの
で、低エネルギーコストで短時間に生産できるため、高
い生産性が期待できる。
ナノチューブ膜の形成方法によれば、従来のスプレー堆
積法で形成したカーボンナノチューブ膜に比べて、剥が
れにくく、約１／２の電圧で従来と同等の放出電流が得
られるカーボンナノチューブ膜を形成することができ
る。また、加熱温度が５００℃以上７００℃以下と、比
較的低い温度でよく、加熱処理時間が２〜３分と短いの
で、低エネルギーコストで短時間に生産できるため、高
い生産性が期待できる。
【図１】 本発明の実施の形態にかかるカーボンナノチ
ューブ膜の形成方法を示すフローチャートである。
ューブ膜の形成方法を示すフローチャートである。
【図２】 鉄の被膜が形成された導電性部材にカーボン
ナノチューブ膜を堆積する工程を示す説明図である。
ナノチューブ膜を堆積する工程を示す説明図である。
【図３】 加熱処理の手順を示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】 加熱終了時の到達温度を５００℃として形成
したカーボンナノチューブ膜のＳＥＭ像である。
したカーボンナノチューブ膜のＳＥＭ像である。
【図５】 加熱終了時の到達温度を６００℃として形成
したカーボンナノチューブ膜のＳＥＭ像である。
したカーボンナノチューブ膜のＳＥＭ像である。
【図６】 加熱終了時の到達温度を７００℃として形成
したカーボンナノチューブ膜のＳＥＭ像である。
したカーボンナノチューブ膜のＳＥＭ像である。
【図７】 到達温度５００℃で形成したカーボンナノチ
ューブ膜における電子放出の電流密度分布である。
ューブ膜における電子放出の電流密度分布である。
【図８】 到達温度６００℃で形成したカーボンナノチ
ューブ膜における電子放出の電流密度分布である。
ューブ膜における電子放出の電流密度分布である。
【図９】 到達温度７００℃で形成したカーボンナノチ
ューブ膜における電子放出の電流密度分布である。
ューブ膜における電子放出の電流密度分布である。
【図１０】 到達温度８００℃で形成したカーボンナノ
チューブ膜における電子放出の電流密度分布である。
チューブ膜における電子放出の電流密度分布である。
【図１１】 加熱処理の温度の違いによる電子放出の電
極間距離依存性を示すグラフである。
極間距離依存性を示すグラフである。
【図１２】 電子放出の電極間距離依存性について従来
の方法と実施の形態の方法とを比較したグラフである。
の方法と実施の形態の方法とを比較したグラフである。
【図１３】 カーボンナノチューブ膜のテープ剥がしテ
ストの結果を示す写真である。
ストの結果を示す写真である。
【図１４】 従来のスプレー堆積法を用いたカーボンナ
ノチューブ膜の形成方法を示す説明図である。
ノチューブ膜の形成方法を示す説明図である。
１…導電性部材、２…鉄の被膜、３…発熱板、４…エア
ブラシ、５…懸濁液。
ブラシ、５…懸濁液。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4D075 AA01 BB24Y BB28Z BB36Y
BB36Z BB56Y BB56Z BB93Z
CA13 CA22 CA47 DA06 DA10
DB01 DB02 DB04 DC18 DC24
EA10 EC01 EC24
4F100 AA37B AB01A AB02A AB12A
BA02 BA07 EH61 EJ42 GB41
4G046 CA00 CB03 CC01 CC05
Claims (6)
- 【請求項１】 炭化物を形成する金属の表面にカーボン
ナノチューブを液体中に分散させた懸濁液を霧状にして
吹き付けた後、真空中で加熱することを特徴とするカー
ボンナノチューブ膜の形成方法。 - 【請求項２】 炭化物を形成する金属からなる被膜を導
電性部材の表面に形成し、この被膜の表面にカーボンナ
ノチューブを液体中に分散させた懸濁液を霧状にして吹
き付け、真空中で加熱することを特徴とするカーボンナ
ノチューブ膜の形成方法。 - 【請求項３】 前記真空中での加熱に先立ち、前記金属
の表面に吹き付けられた前記懸濁液の液体を蒸発させる
ことを特徴とする請求項１又は２記載のカーボンナノチ
ューブ膜の形成方法。 - 【請求項４】 前記炭化物を形成する金属は、鉄もしく
はチタンまたはこれらの金属のうち少なくとも１つを含
む金属であることを特徴とする請求項１から３のいずれ
かに記載のカーボンナノチューブ膜の形成方法。 - 【請求項５】 前記真空中での加熱は、所定温度に到達
した時点で終了することを特徴とする請求項４記載のカ
ーボンナノチューブ膜の形成方法。 - 【請求項６】 前記所定温度は、５００℃以上７００℃
以下であることを特徴とする請求項５記載のカーボンナ
ノチューブ膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001272225A JP2003081618A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | カーボンナノチューブ膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001272225A JP2003081618A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | カーボンナノチューブ膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003081618A true JP2003081618A (ja) | 2003-03-19 |
Family
ID=19097628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001272225A Pending JP2003081618A (ja) | 2001-09-07 | 2001-09-07 | カーボンナノチューブ膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003081618A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005042798A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-05-12 | Medtronic, Inc. | High capacitance electrode and methods of producing same |
| WO2005042799A1 (en) * | 2003-10-23 | 2005-05-12 | Medtronic, Inc. | Methods of producing carbon layers on titanium metal |
| JP2005350301A (ja) * | 2004-06-10 | 2005-12-22 | Dialight Japan Co Ltd | 炭素膜の成膜方法 |
| JP2007182357A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Nok Corp | 炭素材料薄膜の後処理方法 |
| JP2008091263A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Rohm Co Ltd | 電界電子放出装置及びその製造方法 |
| CN100482581C (zh) * | 2005-06-17 | 2009-04-29 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 一种碳纳米管制造方法 |
| JP2012166969A (ja) * | 2011-02-10 | 2012-09-06 | Katsuyoshi Kondo | 被膜付き基材およびその製造方法 |
| JP2018534122A (ja) * | 2015-08-27 | 2018-11-22 | サレイ ナノシステムズ リミテッド | 低反射率コーティングならびに基板に塗布するための方法およびシステム |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000141056A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-05-23 | Lucent Technol Inc | 接着性カ―ボンナノチュ―ブ膜を有するデバイス |
| JP2001130904A (ja) * | 1999-08-18 | 2001-05-15 | Lucent Technol Inc | パターン形成されたカーボンナノチューブ薄膜の作製方法 |
-
2001
- 2001-09-07 JP JP2001272225A patent/JP2003081618A/ja active Pending
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| JP2007516354A (ja) * | 2003-10-23 | 2007-06-21 | メドトロニック・インコーポレーテッド | チタン金属上に炭素層を作製する方法 |
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| JP2018534122A (ja) * | 2015-08-27 | 2018-11-22 | サレイ ナノシステムズ リミテッド | 低反射率コーティングならびに基板に塗布するための方法およびシステム |
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