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超伝導素子及びその作製方法 コモンズ

国内特許コード P09P006536
整理番号 N032P39
掲載日 2009年12月18日
出願番号 特願2008-149835
公開番号 特開2009-295887
登録番号 特許第5246653号
出願日 平成20年6月6日(2008.6.6)
公開日 平成21年12月17日(2009.12.17)
登録日 平成25年4月19日(2013.4.19)
発明者
  • 春山 純志
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 超伝導素子及びその作製方法 コモンズ
発明の概要

【課題】 多層カーボンナノチューブをより高温で再現性良く超伝導状態にすることができる超伝導素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 多孔質膜2中の細孔21内に多層カーボンナノチューブが形成されており、当該多層カーボンナノチューブは、その直径が5~30nm、その層数が2~20である超伝導素子であって、前記多層カーボンナノチューブが、多層カーボンナノチューブを構成する炭素原子の一部がホウ素原子で置換されたホウ素置換型多層カーボンナノチューブ3である。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


カーボンナノチューブは、その発見以来、次世代の高機能材料として注目されている。カーボンナノチューブには、カーボンナノチューブを構成するグラファイトシートが一層である単層カーボンナノチューブ(SWNT)と、2以上のグラファイトシートが同心軸状に重なった多層カーボンナノチューブ(MWNT)とがある。



SWNTについては、その電子輸送特性や、電界放出機能などを中心に様々な研究がなされてきたが、超伝導に関する報告はまだ1件のみ(非特許文献1参照)であり、これは転移温度が0.4Kと非常に低く、追試結果がなかった。



MWNTについては、本発明の発明者らによるMWNTを用いた超伝導素子が知られている(特許文献1参照)。特許文献1においては、多層カーボンナノチューブと金属電極とを備え、前記多層カーボンナノチューブは、その直径が5~20nm、その層数が2~20であり、かつ、その長手方向に対し垂直に切断された切断面を有し、前記金属電極は、この切断面で多層カーボンナノチューブと接触している超伝導素子が開示されている。この超伝導素子に金属電極から電圧を印加すると、MWNTを構成する全層(全グラファイトシート)がその切断面で金属電極と接触していることでMWNT全体が電気的に活性となり、層間相互作用の増大により一次元性が抑制された結果、MWNTが超伝導状態となる。この場合に、カーボンナノチューブ成長の触媒は強磁性体であるため超伝導の発現を妨げる。従って、なるべく少量の触媒を基板上に形成するようにしている。

【非特許文献1】M.Kociaket.al., Physical Review Letters86, 2416(2001)

【特許文献1】特開2007-251028号公報(請求項1、図5参照)

産業上の利用分野


本発明は、超伝導素子及びその作製方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属基板上に、多孔質膜を形成する多孔質膜形成工程と、
前記多孔質膜の細孔の底部に、Fe及びCoから選ばれた少なくとも1種を含む触媒金属並びにホウ素からなるカーボンナノチューブ成長用触媒を形成する触媒形成工程と、
前記カーボンナノチューブ成長用触媒に少なくともHガスを含む還元ガスを接触させ
て前記カーボンナノチューブ成長用触媒を還元させる還元工程と、
前記還元工程後、カーボンナノチューブ成長ガスを前記カーボンナノチューブ成長用触媒に接触させて、多層カーボンナノチューブを構成する炭素原子の一部がホウ素で置換されたホウ素置換型多層カーボンナノチューブを形成するカーボンナノチューブ形成工程とを含むことを特徴とする超伝導素子の作製方法。

【請求項2】
前記還元工程において、チャンバー中の温度が500~600℃であり、かつ、触媒の還元時間が3~4時間であることを特徴とする請求項記載の超伝導素子の作製方法。

【請求項3】
前記触媒形成工程において、前記ホウ素原子が、前記カーボンナノチューブ成長用触媒に0.25原子%より多くかつ2原子%以下で含有されるように、前記カーボンナノチューブ成長用触媒を形成することを特徴とする請求項又は記載の超伝導素子の作製方法。
産業区分
  • 固体素子
  • 無機化合物
  • その他機械要素
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008149835thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 高度情報処理・通信の実現に向けたナノ構造体材料の制御と利用 領域
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