特許ウォッチ

公開番号2025155140
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2024058648
出願日2024-04-01
発明の名称ナノカーボン複合体、これを用いたボロメータ、およびこれらの製造方法
出願人日本電気株式会社
代理人個人
主分類C01B 32/18 20170101AFI20251006BHJP(無機化学)
要約【課題】低抵抗なボロメータを形成できるナノカーボン複合体およびその製造方法を提供する。
【解決手段】
本開示の一態様は、半導体型カーボンナノチューブをカーボンナノチューブの総量の67質量%以上含む複数のカーボンナノチューブと、前記カーボンナノチューブに吸着した繊維状カーボンナノホーン集合体と、を含み、前記繊維状カーボンナノホーン集合体の本数が前記カーボンナノチューブの本数の1/10以下である、ナノカーボン複合体に関する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
半導体型カーボンナノチューブをカーボンナノチューブの総量の６７質量％以上含む複数のカーボンナノチューブと、
前記カーボンナノチューブに吸着した繊維状カーボンナノホーン集合体と、
を含み、
前記繊維状カーボンナノホーン集合体の本数が前記カーボンナノチューブの本数の１／１０以下である、ナノカーボン複合体。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
基板と、
前記基板上の第１電極と、
前記基板上にあって、前記第１電極から離れている第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに電気的に接続されているナノカーボン複合体膜と、
を備えるボロメータであって、
前記ナノカーボン複合体膜が、
半導体型カーボンナノチューブをカーボンナノチューブの総量の９０質量％以上含む複数のカーボンナノチューブと、
前記カーボンナノチューブに吸着した繊維状カーボンナノホーン集合体と、
を含み、
前記繊維状カーボンナノホーン集合体の本数が前記カーボンナノチューブの本数の１／１０以下である、ボロメータ。
【請求項３】
前記繊維状カーボンナノホーン集合体の長さが、前記第１電極と前記第２電極との間の電極間距離より短い、請求項２に記載のボロメータ。
【請求項４】
半導体型カーボンナノチューブをカーボンナノチューブの総量の６７質量％以上含む複数のカーボンナノチューブと、第１の分散媒とを含む第１の分散液を調製する工程（ａ）と、
繊維状カーボンナノホーン集合体と、第２の分散媒とを含む第２の分散液を調製する工程（ｂ）と、
第１の分散液および第２の分散液を基材上に塗布する工程（ｃ）と、
を含み、
前記第２の分散液中の繊維状カーボンナノホーン集合体の濃度（本／ｍＬ）が、前記第１の分散液中のカーボンナノチューブの濃度（本／ｍＬ）の１／１０以下である、ナノカーボン複合体の製造方法。
【請求項５】
前記第１の分散媒が水または重水であり、前記第１の分散液がさらに界面活性剤を含み、
前記第２の分散媒が有機溶媒である、
請求項４に記載のナノカーボン複合体の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｃ）が、第１の分散液を基材上に塗布した後、第２の分散液を塗布する工程を含む、請求項４または５に記載のナノカーボン複合体の製造方法。
【請求項７】
前記工程（ｃ）において、第１の分散液と第２の分散液を塗布した後、水洗する工程を含む、請求項４または５に記載のナノカーボン複合体の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｃ）が、第１の分散液を塗布する工程および第２の分散液を塗布する工程の少なくとも一方を複数回行う工程を含む、請求項４または５に記載のナノカーボン複合体の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｃ）が、第１の分散液および／または第２の分散液を、エアロゾル状態で噴霧することにより、基材上に塗布する工程を含む、請求項４または５に記載のナノカーボン複合体の製造方法。
【請求項１０】
半導体型カーボンナノチューブをカーボンナノチューブの総量の９０質量％以上含む複数のカーボンナノチューブと、第１の分散媒とを含む第１の分散液を調製する工程（ａ）と、
繊維状カーボンナノホーン集合体と、第２の分散媒とを含む第２の分散液を調製する工程（ｂ）と、
第１の分散液および第２の分散液を基材上に塗布する工程（ｃ）と、
を含み、
前記第２の分散液中の繊維状カーボンナノホーン集合体の濃度（本／ｍＬ）が、前記第１の分散液中のカーボンナノチューブの濃度（本／ｍＬ）の１／１０以下である、ボロメータの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ナノカーボン複合体、これを用いたボロメータ、およびこれらの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
赤外線センサーは、セキュリティ用の監視カメラだけでなく、人体のサーモグラフィー、車載用カメラ、及び構造物、食品等の検査など非常に広い範囲の応用性があることから、近年、産業応用が活発になっている。特に、ＩｏＴ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ）との連携による生体情報の取得可能な安価で且つ、高性能な非冷却型赤外線センサーの開発が期待されている。従来の非冷却型の赤外線センサーは、主にボロメータ部分にＶＯ
ｘ
（酸化バナジウム）が使用されているが、真空下での熱処理が必要であるため、プロセスが高コストになる点と抵抗温度係数（ＴＣＲ：ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が小さい点（約－２．０％／Ｋ）が課題である。
【０００３】
ＴＣＲ向上には、温度変化に対して抵抗変化が大きく、且つ、導電性が大きい材料が必要であるため、大きなバンドギャップとキャリア移動度を持つ半導体性単層カーボンナノチューブをボロメータ部分に適用することが期待されている。また、カーボンナノチューブは、化学的に安定なため印刷技術など安価なデバイス作製プロセスが適用でき、低コスト・高性能な赤外線センサーが実現できる可能性がある。
【０００４】
単層カーボンナノチューブには通常、半導体型の性質のカーボンナノチューブと金属型の性質のカーボンナノチューブが２：１で含まれるため、ボロメータに用いるためには分離が必要であるという課題がある。特許文献１では、金属的・半導体的成分が混在している単層カーボンナノチューブから、イオン性の界面活性剤によりカイラリティの揃った半導体型単層カーボンナノチューブを抽出し、ボロメータ部分に適用することで、－２．６％／ＫのＴＣＲが実現できたことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－４９２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ボロメータの実用化には、ＴＣＲ向上以外に抵抗を低くすることも必要であり、更なる改善が求められていた。ボロメータの低抵抗化のためには、カーボンナノチューブのネットワークで形成された膜中のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）どうしの接合が重要である。発明者らが、ＣＮＴ分散液を用いたドロップキャスト法により作製されたカーボンナノチューブ膜（ＣＮＴ膜）をＳＥＭ観察したところ、図５Ａに示すように隙間の多いネットワーク構造になっていることが明らかになった。また、該ＣＮＴ膜の断面ＴＥＭ画像分析からも、ＣＮＴ膜は、ほぼ一層の隙間の多いＣＮＴネットワークにより形成されていることが観察された（図５Ｂ）。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明の一実施形態は、低抵抗なボロメータを構成するナノカーボン複合体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様は、
半導体型カーボンナノチューブをカーボンナノチューブの総量の６７質量％以上含む複数のカーボンナノチューブと、
前記カーボンナノチューブに吸着した繊維状カーボンナノホーン集合体と、
を含み、
前記繊維状カーボンナノホーン集合体の本数が前記カーボンナノチューブの本数の１／１０以下である、ナノカーボン複合体に関する。
【０００９】
本開示の一態様は、
基板と、
前記基板上の第１電極と、
前記基板上にあって、前記第１電極から離れている第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極とに電気的に接続されているナノカーボン複合体膜と、
を備えるボロメータであって、
前記ナノカーボン複合体膜が、
半導体型カーボンナノチューブをカーボンナノチューブの総量の９０質量％以上含む複数のカーボンナノチューブと、
前記カーボンナノチューブに吸着した繊維状カーボンナノホーン集合体と、
を含み、
前記繊維状カーボンナノホーン集合体の本数が前記カーボンナノチューブの本数の１／１０以下である、ボロメータに関する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の一態様によれば、低抵抗なボロメータ膜を形成できるナノカーボン複合体、これを用いたボロメータ、およびこれらの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許