共同研究・競争的資金等の研究 - 林 靖彦
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二層カーボンナノチューブのナノからマクロへの展開
2014年04月 - 2016年03月
文部科学省 科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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カーボンナノチューブ・シームレス接合技術の開拓
2013年10月 - 2014年09月
独立行政法人科学技術振興機構 平成25年度先端的低炭素化技術開発事業 フィジビリティースタディー
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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超高強度で超低抵抗の超軽量カーボンナノチューブ線材の開発
2013年10月 - 2014年03月
独立行政法人科学技術振興機構 研究成果最適展開支援プログラムA-STEPフィージビリティスタディステージ探索タイプ
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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ナノカーボンを基盤とする超軽量・大面積放射性物質吸着フレキシブルシートの開発
2012年10月 - 2013年09月
独立行政法人科学技術振興機構 研究成果最適展開支援プログラム復興促進プログラム（A-STEP）
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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カーボンナノホーンによる高導電性・高熱伝導性ゴムペーストの開発
2010年10月 - 2011年03月
独立行政法人科学技術振興機構 研究成果最適展開支援プログラムA-STEPフィージビリティスタディステージ探索タイプ
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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スピントロニクスを目指した鉄コバルトナノワイヤー内包カーボンナノチューブ作製評価
2009年04月 - 2011年03月
独立行政法人日本学術振興会 平成21年度(2009年度)英国との共同研究(RS)
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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フラーレン内包1次元カーボンナノチューブ複合体による3端子スイッチング素子の開発
2009年04月 - 2011年03月
文部科学省 科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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フラーレン内包1次元カーボンナノチューブ複合体による3端子スイッチング素子の開発
研究課題/領域番号：21655067 2009年 - 2010年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究 挑戦的萌芽研究
林 靖彦
配分額：3000000円 （ 直接経費：3000000円 ）
本研究では,基板上に垂直配向させた3本の金属内包フラーレン(以後CNTとよび,3本の金属内包CNT_sのそれぞれをT1,T2,T3と呼ぶ)とカーボンナノチューブで構成した「ピーポッド」(以後「ピーポッド」と呼ぶ)の電気・磁気的相互作用を利用し,高周波ナノエレクトロメカニカルスイッチなど新規ナノ磁性素子を開発する.本年度は,以下の研究を実施した.
1.CNT成長とピーポッド作製(担当:岸,種村)
【素子構造に基づくピーポッド】
前年度と同様な方法により,Si基板上に垂直に配向したCNTの先端をプラズマ処理により開管させ,その後フラーレンとCNT基板を石英官に封入し加熱することで,ピーポッドNEMS構造を作製した.CNTの両端を開管させた場合と異なり,フラーレンがチューブ内に密に内包させることが困難であった.本研究では,分子線エピタキシー装置を用いて,分子線セル(クヌーセンセル)からフラーレンを加熱昇華させ,超高真空中でかつ基板温度を最適化することで,チューブ内に密に充填させることができた.
2.ピーポッドNEMSの微細構造評価(担当:徳永)
電気的測定を前後でピーポッドの高分解TEM観察し,内包する金属の位置の変化に注目して評価を行った.しかし,金属の位置の明瞭な変化を観測することができなかった.電気的測定における印可バイアス条件にも依存することが考えられ,今後は印可バイアスの異なる試料の観察を行う. -
鉛蓄電池再生を目指した活性・強化液添加剤カーボンナノ粒子懸濁液製造法の開発
2008年10月 - 2010年03月
独立行政法人科学技術振興機構 平成20年度地域ニーズ即応型
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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FeCo単結晶ナノワイヤ内包CNT垂直磁化強磁性材料の作製と評価
2008年04月 - 2011年03月
文部科学省 科学研究費補助金 基盤研究(B)
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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FeCo単結晶ナノワイヤ内包CNT垂直磁化強磁性材料の作製と評価
研究課題/領域番号：20360313 2008年 - 2010年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
林 靖彦, 種村 眞幸, 金子 賢治, 藤田 武志
配分額：19240000円 （ 直接経費：14800000円 、 間接経費：4440000円 ）
本研究は,カーボンナノチューブ(以後CNTと呼ぶ)を成長する際にFeCoナノワイヤをチューブ内に内包することで,ナノ領域でアスペクト比が大きな形状, CNTにより大気から遮断した,「FeCo単結晶ナノワイヤ」を作製しナノ磁性を評価する.本研究から,スピントロニクス・デバイスとして活用できる機能を見出し,(1)空気中で安定,(2)室温で大きな保持力,(3)大きな磁気異方性を併せ持っ機能の発現をより顕在化させる材料設計の知見を得る.
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Synthesis and characterization of carbon nanotube encapsulated ferromagnetic metal nanowires: Towards spin electronic applications
2008年
独立行政法人日本学術振興会 平成20年度第I期 国際学会等派遣事業
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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ナノインプリント技術による産業用カーボンナノチューブ光輝度光源の開発
2006年09月 - 2007年02月
独立行政法人科学技術振興機構 シーズ発掘試験研究
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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金属内包ナノチューブの合成とスピンエレクトロニクスデバイスへの応用
2004年04月 - 2006年03月
文部科学省 科学研究費補助金 萌芽研究
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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超弾力性カーボンマイクロコイルを用いた超高感度・多機能型センサー/MEMSの開発
研究課題/領域番号：16360039 2004年 - 2006年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
元島 栖二, 谷 和男, 川村 拓也, 林 康彦, 菱川 幸雄, 葛谷 知洋
配分額：14800000円 （ 直接経費：14800000円 ）
1)超弾力性カーボンマイクロコイル(CMC)の合成条件の確立を行った。
センサ原料である超弾力性カーボンマイクロコイルの合成条件(特に実用化を視野に入れた大量合成条件)を明らかにした。また得られたコイルの形態・微細構造解析及び物性評価を行った。
2)セラミックス/カーボンマイクロコイル(CMC)複合コイルの合成と特性評価を行った
SCMC表面に、種々のセラミックス膜(絶縁性、半導体性、金属性、磁性膜など)をコーテングして、その機械的・電磁気的特性を改善することにより、種々の目的に適した特性を持つセンサ素子の開発を試みた。
3)CMCセンサ素子の設計・試作・特性評価を行った。
種々の形態・大きさのCMCを、弾力性樹脂中に分散固定化させたCMCセンサ素子を作成し、その最適作製条件を明らかにした。
4)CMCセンサ素子の特性評価を行った。
種々のCMCセンサ素子について、マイクロ触覚・圧覚・温覚センサー特性、アクチュエータ特性などの評価を行った。CMCセンサ素子は触覚センサ特性と共に近接覚センサ特性がある事を見出した。
5)CMCセンサ素子のロボットアーム、内視鏡カテーテルなどへの装着と特性評価を行った。
内視鏡支援ロボットアーム、カテーテルなどへ装着し、触覚の種類・圧力、接触物の硬・柔特性などの検出を試みた。CMCセンサ素子は非常に高感度であるが、その分外乱因子によりノイズが発生しやすいことがわかり、その対策を検討した。 -
金属内包ナノチューブの合成とスピンエレクトロニクスデバイスへの応用
研究課題/領域番号：16651065 2004年 - 2005年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 萌芽研究 萌芽研究
林 靖彦, 曽我 哲夫, 金子 賢治
配分額：3400000円 （ 直接経費：3400000円 ）
平成16年度に引き続き,基板バイアス印可プラズマ化学気相成長法により,強磁性金属内包多層カーボンナノチューブ(MWCNTs)の基板配向性の制御,基板バイアスが内包金属へ与える影響を明らかにした.MWCNTsに内包する金属として,予めSi基板に積層したPd/Co金属薄膜を用いて,チューブ内にMWCNTsを成長すると同時に強磁性金属を内包させた.
Si基板に垂直に配向したPd/Co内包MWCNTs基板を用い,試料振動型磁力計(VSM)で磁性体の磁気特性の評価を行い,磁気ヒステリシス曲線(B-H曲線)より保磁力,飽和磁束密度,残留磁束密度時期特性の評価を行った.Pd/Co内包MWCNTsに平行および垂直に磁化することで,容易磁化方向はMWCNTsに平行であることが分かり,デバイス開発に必要な情報を得ることが出来た.
基板に配向したPd/Co内包MWCNTs試料を,高角度まで傾斜させながら連続的にTEM像を取得し,得られた一連の連続傾斜像からその切片の三次元情報を再構築する電子線トモグラフィを用いて,強磁性金属内包CNTsの形状の詳細な分析を行った.金属はチューブ内に一様に内包されていることを確認した.この他,TEMを用いた電子線ホログラフィにより内包した単一の金属の評価から,ナノ領域での磁束分布や磁化の様子を明らかにした.
平成16年〜平成17年で行った本研究結果から,Pd/Co内包MWCNTsを用いた新規な物質やスピンエレクトロニクスデバイスなどの広範な応用が期待できると考えている. -
高効率・低コスト次世代太陽電池素子用環境考慮型炭素系半導体材料の研究
2002年04月 - 2004年03月
文部科学省 科学研究費補助金 若手研究(B)
林 靖彦
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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高効率・低コスト次世代太陽電池素子用環境考慮型炭素系半導体材料の研究
研究課題/領域番号：14750232 2002年 - 2003年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究(B) 若手研究(B)
林 靖彦
配分額：3000000円 （ 直接経費：3000000円 ）
平成15年度は,具体的な技術確立目標として,Phase 2.(n型伝導性・抵抗率制御技術)およびPhase 3.の研究を行った。
Phase 2.a-C膜への不純物添加とn伝導性・抵抗率制御技術の確立
様々な方法でa-C膜への不純物導入が試みられたが,光学ギャップやスピン密度等薄膜物性への影響を及ぼすことなく伝導性・抵抗率制御を行った報告は無い.本研究では,カーボン薄膜堆積用と不純物導入用窒素プラズマ条件を別々に制御・最適化することで,不純物を導入しない場合と比較し,最大6桁の導電率上昇を観測し,a-C膜への不純物導入技術を確立した.窒素導入条件(不純物量)を層ごとに変えた多層a-C膜を,2次イオン質量分析装置を用いて評価し,不純物量に応じた2次イオンカウント数を観測した.本方法により,薄膜物性に影響を及ぼすことなく,抵抗率の制御を広範に行うことが可能となった.太陽光に対する抵抗率を室温で観測したが,暗状態の1.3倍程度の導電率の変化で,欠陥密度の低減が今後重要な課題になると思われる.
Phase 3.太陽電池の試作と電池特性の評価
n型a-C膜をp型Si基板上堆積した,ヘテロ構造a-C膜太陽電池の試作と太陽電池の諸特性(変換効率,量子効率等)を評価し,n型a-C膜の太陽電池材料としての特性を明らかにした.本構造により,変化効率0.02%を達成し,量子効率に結果からa-C膜からの発電が寄与していることを確認した.また,a-C膜のみから構成する太陽電池を作製しp/nの整流性を観測したが,疑似太陽光下での発電を確認することが出来なかった.
平成15年度に得られた結果は,現在論文誌に投稿中です. -
多波長光デバイス集積化のための異種材料一体化技術
研究課題/領域番号：13026213 2001年 - 2003年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特定領域研究 特定領域研究
神保 孝志, 林 靖彦, 曽我 哲夫, 江川 孝志, 梅野 正義, 石川 博康
配分額：35800000円 （ 直接経費：35800000円 ）
種々の発光デバイスをSi基板上に集積することを目的として,GaN系及びGaAs系発光デバイスをSi基板上に作製した。
GaN系ではSi基板上に高品質結晶を成長させるには高温成長AlNを緩衝層に使うと高品質結晶が得られるがAlNとSi接触部の電気抵抗が高いという問題があった。この原因として考えられていたAlNとSiのバンドオフセットを測定し,AlN層の高抵抗化の原因を確かめた。また,薄いAlNを使うことによりSi基板上GaInN LEDで従来7〜10Vであった20mA注入時の動作電圧を4.1Vまで下げることができ,発光特性も改善できた。
Si基板上GaAs系素子では,初年度にSiO_2マスクの開口部から結晶成長させ,更に横方向成長させることにより240時間というレーザの動作寿命を達成した。
プラズマ処理による欠陥不活性化を目指した実験を行い,PH_3系プラズマ処理が有効である可能性を確かめた。しかし,素子寿命改善のためには更に研究を進める必要がある。
Si基板と発光デバイスの接着ではSeS_2を用いる接着法および新たに考案した2段階接着法により,GaAs基板上に成長させたGaAs系受光デバイスをその特性を大きく損ねることなくSi基板に接着し,GaAs基板を分離することができた。発光素子への応用は今後の課題として残った。
活性領域の微細化により,欠陥を避けてデバイスを作製し素子寿命を延ばそうとする方法では初年度にInGaAsドットを活性領域とするレーザで80時間の動作寿命を得たが,その後大きな改善は得られなかった。
GaInN系発光素子はSi基板上でも良好な特性を示し,実用化に近いが,Si基板上のGaAs系発光素子の実用化には更に多くの研究が必要である。 -
シリコン基板上ガリウム砒素・ガリウム窒素の結晶成長と機能デバイスの研究
研究課題/領域番号：12305021 2000年 - 2002年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A) 基盤研究(A)
梅野 正義, 江川 孝志, 井戸 敏之, 脇田 紘一, 石川 博康, 曽我 哲夫, 神保 孝志, 林 靖彦
配分額：41090000円 （ 直接経費：35900000円 、 間接経費：5190000円 ）
シリコン(Si)基板上に化合物半導体(GaAsとGaN)をヘテロエピタキシャル成長を行い、その結晶性を評価し、デバイスとしてレーザー、太陽電池、発光ダイオードおよび高移動度トランジスタ(HEMT)を試作した。
(1)GaAs/Si
Si上にH_2プラズマやPH_3プラズマの照射することにより、GaAsを成長した場合に、非常に多くの転位欠陥を発生するが、その転位を再結合センターとして働かないようにして、少数キャリアデバイスとしての発光ダイオード、レーザーおよび太陽電池の効率および寿命の大幅な改善を行った。
(2)GaN/Si
これまでのGaNのエピタキシャル成長はサファイア基板上に行っていたが、サファイアが絶縁体であるので、多くの欠陥密度の発生を供うと共に静電破戒でデバイスを損うことが多かった。それを大面積で、導電性があり、しかも低コストのSi基板を用いて、その上にGaNのヘテロエピ成長を行い良好な結晶成長を得ることができた。最近では、4インチのSi基板に一様性の良いGaN結成長にも成功した。そして、InGaN/Si LEDを試作し、明るい青色および緑色のLEDが出来、安価で静電破戒も無く明るい実用的なSi基板上LEDが出来た。
以上の成果は、8件の論文として、国内外の国際的学術誌に発表すると共に、学術誌「応用物理」2003年3月号に招待論文「Si基板上へのGaAs系およびGaN系結晶のヘテロエピタキシーとデバイス応用」として総合研究報告を行った。