TEM-SPM法によるカーボンナノチューブのその場観察とナノ加工

摘要

半導体微細加工技術や物質·生命科学の発展を背景に国家的規模でナノテクノロジー研究が活発に展開されている。 特に，近年の微細加工技術はデバイス構造を極限まで集積化することを狙い，情報技術分野のみならず医療分野へもその適用範囲を広げている。しかしながら，素材そのものやデバイス構造の低次元化が進み，原子の数で表現できるほどにまで微小化してくると，そこでわれわれは新たな課題に直面する。 ナノスケール領域の評価法がそれである。これまで，微小領域の構造解析·分析は透過電子顕微鏡（TEM）が，表面構造の解析·原子レベルの変形·加工操作は走査トンネル顕微鏡（STM），原子間力顕微鏡（AFM）などの走査プローブ顕微鏡（SPM）が担ってきた。 それらは主に原子構造の静的な評価や，加工前後の構造観察であったが，総合次世代技術であるナノテクノロジーでは原子·分子レベルの制御と操作がその狙いであることから，ナノ構造と物性との相関性，特にナノスケール特有の機能とその発現に至るメカニズムをダイナミックに評価·計測し，情報を取得することが要求される。すなわち，従来の"見る"，"測る"，"加工する"技術から，ナノ領域を"見ながら測る"，"見ながら加工する"技術へと進化させ，サイエンスからエンジニアリングへと展開するための情報を積極的に求めていく必要がある。 本稿では，ナノ材料として各種応用の期待が大きいカーボンナノチューブ（CNT）を対象としたTEM内でのその場実験とそこで得られる情報について紹介する。