広報活動

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2009年7月14日

独立行政法人 理化学研究所

電極表面上に固定したカーボンナノチューブに量子ドットの一次元配列を発見

-カーボンナノチューブを電極に直接固定する乾式接触法で作製 -

SWCNTの周期的な構造の様子

情報化社会の急激な発展は、シリコン半導体を主体としてきたエレクトロニクス素子の微細加工技術に限界をもたらしつつあります。そのため、究極の素子として期待される1原子素子などを目指した研究開発が激化しています。具体的には、アトムテクノロジー、スピンエレクトロニクスなどが叫ばれていますが、高機能・高性能エレクトロニクス素子を実現するためには、電荷を保持する働きを担う量子ドットの制御が欠かせません。

なかでも、炭素原子だけの単層で構成され、直径が数nm(1nmは10億分の1m)と、原子数個から数十個分の大きさしかない微細筒構造のカーボンナノチューブ(SWCNT)は、単分子スイッチや単分子トランジスタなどを実現させるツールとして大きな期待を集めています。

基幹研究所川合表面化学研究室の研究チームは、超高真空下で、SWCNT粉末を電極表面に直接吹き付ける「乾式接触法」を、銀の単結晶表面に適用しました。その結果、 SWCNT上に、量子ドットが6.42nm間隔で、規則正しく一次元配列していることを世界で初めて発見しました。

走査型トンネル顕微鏡で詳しく調べたところ、発見した量子ドットは、電極表面の銀原子の配列とSWCNTの炭素原子の配列の周期の違いに起因していることが分かりました。それぞれの周期は6.42nm間隔で一致します。そのため、電極上のSWCNTは波状の構造を持ち、電極とSWCNTの電子的相互作用が変わることで、局所的に量子ドットを形成していたのです。

乾式接触法は蒸着する材料を選ばず、絶縁体上にも固定化することが可能です。SWCNTが電極の原子配列の影響を受けることで、量子ドットが規則正しく、自己整合的に一次元配列することを発見した今回の成果は、将来、微細加工の限界を打破する新たな素子開発の具体策になると注目されます。

理化学研究所
基幹研究所 川合表面化学研究室
専任研究員 金 有洙(きむ ゆうす)
Tel: 048-467-4073 / Fax: 048-462-4663