早稻田대학의 大泊嚴 교수, 일본학술진흥회의 品田賢宏 CCE 특별연구원 등은 독자적인 단일이온주입(SII)법으로 촉매금속인 니켈이온의 수와 위치를 제어하여 카본 나노튜브(C-NT)의 성장에 최초로 성공했다. 약 8000개의 이온을 2마이크로미터 간격의 바둑판 모양 그대로 집어넣고 화학기상성장(CVD)법으로 CNT를 성장했다. 앞으로 촉매원자의 종류와 수의 제어로 성장할 수 있는 CNT의 형태제어기술로 발전시켜 나갈 계획이다. 이것은 실리콘 기판에 산화막을 형성하여 SII법으로 촉매금속이온의 수와 위치를 제어하면서 주입한 후, 산화막을 에칭으로 제거하여 CNT를 CVD 성장했다. 산화막은 30나노미터의 두께로 하였다. 이온주입은 깊이 방향으로 농도의 정규분포를 가지기 때문에 니켈을 30킬로볼트로 주입했을 때에 가장 고농도가 되는 깊이 30나노미터를 산화막의 두께로 했다. 이에 따라 이온주입 후에 산화막을 제거하면 나타난 표면에 촉매인 니켈이 가장 고농도로 노출되도록 하였다. CNT의 성장은 플라즈마 CVD로 니켈과 실리콘이 합금화하지 않는 600℃에서 실시했다. 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 바둑판 모양으로 배열된 CNT를 확인할 수 있었다. 단층, 다층 CNT가 서로 얽혀서 성장하고 있다. SII법은 大泊 교수 등이 개발한 집속이온빔(FIB) 장치를 이용하여 각종 금속이온을 1개씩, 위치도 100나노미터 이하의 고정도로 제어하면서 넣을 수 있다. CNT의 성장에서는 이미 액체금속이온원을 철이나 코발트 종으로 바꾸어 실험을 하고 있다. 이러한 촉매금속을 바꾸거나 촉매금속량을 바꾸어 성장할 수 있는 CNT의 형태 제어로 이어질 것인지 아닌지 앞으로 밝혀나갈 예정이다. 현재의 CVD에 의한 CNT의 성장은 촉매금속이 막의 형태로 나타나고 있다. 또 다층 CNT만이 가능하다고 되어 있다. 그러나 촉매의 입자경이 CNT가 다층인지 단층인지 등의 형태에 관계된다는 말도 있어 금속종과 수의 제어에 의해 CNT의 형태를 제어하는 기술의 확립을 지향하고 있다. (NK)