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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024051956
(43)【公開日】2024-04-11
(54)【発明の名称】キャパシタ
(51)【国際特許分類】
H01G 4/33 20060101AFI20240404BHJP
H01G 4/30 20060101ALI20240404BHJP
【ＦＩ】
H01G4/33 102
H01G4/30 540
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022158360
(22)【出願日】2022-09-30
(71)【出願人】
【識別番号】304023318
【氏名又は名称】国立大学法人静岡大学
(71)【出願人】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100132252
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 環
(74)【代理人】
【識別番号】100190713
【弁理士】
【氏名又は名称】津村 祐子
(72)【発明者】
【氏名】永田 真己
(72)【発明者】
【氏名】清水 康弘
(72)【発明者】
【氏名】柳井 創太
(72)【発明者】
【氏名】白井 暢明
(72)【発明者】
【氏名】井上 翼
【テーマコード（参考）】
5E001
5E082
【Ｆターム（参考）】
5E001AB01
5E001AC01
5E001AC09
5E001AE02
5E001AE03
5E082AB01
5E082EE05
5E082EE23
5E082EE30
5E082EE37
5E082FF05
5E082FG03
5E082FG26
5E082FG27
(57)【要約】
【課題】ファイバー状炭素材料を用いたキャパシタにおいて、非オーミックな挙動が低減されたキャパシタを実現する。
【解決手段】導電性の基板と、前記基板上に配置された複数の金属触媒粒子と、前記複数の金属触媒粒子と接触している複数のファイバー状炭素材料と、前記基板の表面および前記ファイバー状炭素材料の表面を被覆する、導電性のアモルファスカーボン層と、前記アモルファスカーボン層の表面を被覆する誘電体層と、前記誘電体層の表面を被覆する導電体層と、を備え、前記ファイバー状炭素材料は、前記アモルファスカーボン層を介して、前記基板と電気的に接続されている、キャパシタ。
【選択図】図１
【解決手段】導電性の基板と、前記基板上に配置された複数の金属触媒粒子と、前記複数の金属触媒粒子と接触している複数のファイバー状炭素材料と、前記基板の表面および前記ファイバー状炭素材料の表面を被覆する、導電性のアモルファスカーボン層と、前記アモルファスカーボン層の表面を被覆する誘電体層と、前記誘電体層の表面を被覆する導電体層と、を備え、前記ファイバー状炭素材料は、前記アモルファスカーボン層を介して、前記基板と電気的に接続されている、キャパシタ。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
導電性の基板と、
前記基板上に配置された複数の金属触媒粒子と、
前記複数の金属触媒粒子と接触している複数のファイバー状炭素材料と、
前記基板の表面および前記ファイバー状炭素材料の表面を被覆する、導電性のアモルファスカーボン層と、
前記アモルファスカーボン層の表面を被覆する誘電体層と、
前記誘電体層の表面を被覆する導電体層と、を備え、
前記ファイバー状炭素材料は、前記アモルファスカーボン層を介して、前記基板と電気的に接続されている、キャパシタ。
前記基板上に配置された複数の金属触媒粒子と、
前記複数の金属触媒粒子と接触している複数のファイバー状炭素材料と、
前記基板の表面および前記ファイバー状炭素材料の表面を被覆する、導電性のアモルファスカーボン層と、
前記アモルファスカーボン層の表面を被覆する誘電体層と、
前記誘電体層の表面を被覆する導電体層と、を備え、
前記ファイバー状炭素材料は、前記アモルファスカーボン層を介して、前記基板と電気的に接続されている、キャパシタ。
【請求項2】
前記アモルファスカーボン層において、前記基板の表面を被覆する部分の厚さが、前記金属触媒粒子の前記基板の厚さ方向の大きさより大きい、請求項１に記載のキャパシタ。
【請求項3】
前記アモルファスカーボン層において、前記ファイバー状炭素材料の表面を被覆する部分と、前記基板の表面を被覆する部分とが、同じ結晶性を有する、請求項１または２に記載のキャパシタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、キャパシタ、より詳細には、導電体－誘電体－導電体の構造を有するキャパシタに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ファイバー状部材を利用してキャパシタを製造できることが知られている。例えば、特許文献１には、基板（ベース面）上にナノファイバーを形成し、その表面上に、下部プレート（金属）、絶縁層、上部プレート（金属）を順次形成することにより、金属－絶縁体－金属（ＭＩＭ）の構造を有するキャパシタを形成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表２０１０－５０６３９１号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】R． Pezone et al． ”The influence of H2 and NH3 on catalyst nanoparticle formation and carbon nanotube growth”， Carbon, Volume 170， December 2020， p．384-393
【非特許文献2】Chang Liu and Hui-Ming Cheng, ”Controlled Growth of Semiconducting and Metallic Single－Wall Carbon Nanotubes”， J. Am. Chem． Soc. 2016, 138， p．6690－6698
【非特許文献3】A. C. Ferrari and J. Robertson, “Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon”， PHYSICAL REVIEW B Vol．61（20） （2000） p．14095
【非特許文献4】Lin Z． et al．” In-Situ Welding Carbon Nanotubes into a Porous Solid with Super－High Compressive Strength and Fatigue Resistance”， Sci Rep 5, 11336 （2015）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
導電性のファイバー状部材として、例えば、垂直配向カーボンナノチューブ（Vertically aligned carbon nanotubes、以下、「ＶＡＣＮＴ」とも言う）を利用することができる。ＶＡＣＮＴは、基板上に付着した金属触媒粒子を核として成長する。
【0006】
ＶＡＣＮＴは、金属触媒粒子を介して、導電性の基板と電気的に接続され、互いに同一の電位または電圧になる。そのため、ＶＡＣＮＴの表面上に誘電体層を形成し、更に導電体層を形成すれば、導電体－誘電体－導電体の構造を有するキャパシタを形成することができる。かかる構造を有するキャパシタは、ＶＡＣＮＴの大きい比表面積により、大きい容量密度を得ることができる。
【0007】
しかしながら、ＶＡＣＮＴを用いたキャパシタにおいて、非オーミックな挙動が見られる場合がある。非オーミックな挙動は、キャパシタ特性を低下させる。
【0008】
本開示の目的は、ファイバー状炭素材料を用いたキャパシタにおいて、非オーミックな挙動が低減されたキャパシタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本開示の要旨によれば、
導電性の基板と、
前記基板上に配置された複数の金属触媒粒子と、
前記複数の金属触媒粒子と接触している複数のファイバー状炭素材料と、
前記基板の表面および前記ファイバー状炭素材料の表面を被覆する、導電性のアモルファスカーボン層と、
前記アモルファスカーボン層の表面を被覆する誘電体層と、
前記誘電体層の表面を被覆する導電体層と、を備え、
前記ファイバー状炭素材料は、前記アモルファスカーボン層を介して、前記基板と電気的に接続されている、キャパシタが提供される。
導電性の基板と、
前記基板上に配置された複数の金属触媒粒子と、
前記複数の金属触媒粒子と接触している複数のファイバー状炭素材料と、
前記基板の表面および前記ファイバー状炭素材料の表面を被覆する、導電性のアモルファスカーボン層と、
前記アモルファスカーボン層の表面を被覆する誘電体層と、
前記誘電体層の表面を被覆する導電体層と、を備え、
前記ファイバー状炭素材料は、前記アモルファスカーボン層を介して、前記基板と電気的に接続されている、キャパシタが提供される。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、ファイバー状炭素材料を用いたキャパシタにおいて、非オーミックな挙動が低減されたキャパシタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本開示の実施形態１におけるキャパシタの概略断面模式図である。
【図2】本開示の実施形態２におけるキャパシタの概略断面模式図である。
【図3】本開示の実施形態３におけるキャパシタの概略断面模式図である。
【図4】本開示の実施形態４におけるキャパシタの概略断面模式図である。
【図5】本開示の実施形態５におけるキャパシタの概略断面模式図である。
【図6】本開示の実施形態６におけるキャパシタの概略断面模式図である。
【図7】実施例１で作製された構造体のＩ－Ｖカーブ特性を示すグラフである。
【図8】実施例２で作製された構造体のＩ－Ｖカーブ特性を示すグラフである。
【図9】比較例１で作製された構造体のＩ－Ｖカーブ特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示の一態様であるキャパシタを図示の実施の形態により詳細に説明する。なお、図面は一部模式的なものを含み、実際の寸法や比率を反映していない場合がある。本開示はこれら実施形態に限定されない。
【0013】
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１におけるキャパシタの概略断面模式図である。図１は、基板１０の厚さ方向に沿った断面を示す。図中、基板１０の厚さ方向をＺ方向とする。基板１０の面内方向の一例であって、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向とする。キャパシタ１を、Ｘ方向に延びる直線とＺ方向に延びる直線とで形成された面で切断することにより得られる面をＸＺ断面とする。
図１は、実施形態１におけるキャパシタの概略断面模式図である。図１は、基板１０の厚さ方向に沿った断面を示す。図中、基板１０の厚さ方向をＺ方向とする。基板１０の面内方向の一例であって、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向とする。キャパシタ１を、Ｘ方向に延びる直線とＺ方向に延びる直線とで形成された面で切断することにより得られる面をＸＺ断面とする。
【0014】
Ｚ方向において、基板１０からアモルファスカーボン層１３に向かう方向を上方向という場合がある。要素の上側とは、要素の上方向の側をいう。Ｚ方向において、アモルファスカーボン層１３から基板１０に向かう方向を下方向という場合がある。要素の下側とは、要素の下方向の側をいう。
【0015】
図１に示すように、キャパシタ１は、導電性の基板１０と、基板１０上に配置された複数の金属触媒粒子１１と、複数の金属触媒粒子１１と接触している複数のファイバー状炭素材料１２と、基板１０の表面１０ａおよびファイバー状炭素材料１２の表面を被覆する、導電性のアモルファスカーボン層１３（以下、単にアモルファスカーボン層１３と称する場合がある。）と、アモルファスカーボン層１３の表面を被覆する誘電体層１４と、誘電体層１４の表面を被覆する導電体層１５と、を備える。
【0016】
ファイバー状炭素材料１２は、金属触媒粒子１１を介して基板１０に接合している。より詳細には、ファイバー状炭素材料１２は、金属触媒粒子１１を核として基板１０の表面１０ａ上で、直接合成されている。
【0017】
ファイバー状炭素材料１２は導電性を有するため、金属触媒粒子１１を介して基板１０と電気的に接続することができる。しかしながら、ファイバー状炭素材料１２がカーボンナノチューブである場合などには、ファイバー状炭素材料１２は半導体として振る舞うことがある。半導体的に挙動するファイバー状炭素材料１２と金属触媒粒子１１との間には、半導体／金属接合が形成され、ファイバー状炭素材料１２と金属触媒粒子１１との界面にショットキー障壁が生じる。これにより、キャパシタのＩ－Ｖ特性に非オーミックな挙動が現れる。
【0018】
ここで、ファイバー状炭素材料１２の半導体的な挙動は、その端部で発現し易いことが判明した。この知見に基づき、ファイバー状炭素材料１２の端部以外の部分（以下、主体部分と称する場合がある。）と基板１０とを、アモルファスカーボン層１３を介して、電気的に接続させることを着想した。
【0019】
本開示のキャパシタ１において、ファイバー状炭素材料１２の表面は、導電性のアモルファスカーボン層１３で被覆されている。さらにこのアモルファスカーボン層１３は、連続して、基板１０の表面１０ａを被覆している。上記の構成よって、ファイバー状炭素材料１２の主体部分が、アモルファスカーボン層１３を介して、基板１０と電気的に接続される。これにより、ファイバー状炭素材料１２の主体部分とアモルファスカーボン層１３とがオーミック接触することができる。よって、ファイバー状炭素材料１２の端部と金属触媒粒子１１との間の非オーミック接触の影響が小さくなり、その結果、非オーミックな挙動が低減される。
【0020】
以下、各構成要素について説明する。
≪基板≫
基板１０は、互いに対向する２つの主面（表面１０ａおよび裏面１０ｂ）を有し、例えば板状（基板）、箔状、フィルム状、ブロック状などの形態であり得る。少なくとも基板１０の表面１０ａが導電性を有していればよい。
≪基板≫
基板１０は、互いに対向する２つの主面（表面１０ａおよび裏面１０ｂ）を有し、例えば板状（基板）、箔状、フィルム状、ブロック状などの形態であり得る。少なくとも基板１０の表面１０ａが導電性を有していればよい。
【0021】
基板１０を構成する材料は、導電性を有し、複数のファイバー状炭素材料１２と電気的に接続可能である限り、適宜選択され得る。基板１０は、非導電性基板と、金属薄膜との積層体であってよく、基板１０全体が、銅、アルミニウム、ＳＵＳなどの金属材料により形成されていてもよい。金属薄膜の材料としては、例えば、チタン、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケルが挙げられる。基板１０は、一種の材料から成っていても、二種以上の材料の混合物から成っていても、二種以上の材料から構成される複合体であってもよい。金属材料からなる基板１０は、外部とのコンタクトとして利用し易く、抵抗値を低くでき、高温に耐え得る。
【0022】
基板１０の厚さは、特に限定されず、キャパシタ１の用途により様々であり得る。基板１０は、外部とコンタクトするための電極や、電気伝導を確保するための配線が設けられてもよい。
【0023】
≪金属触媒粒子≫
金属触媒粒子１１としては、たとえば、鉄、ニッケル、白金、コバルト、またはこれらを含む合金が挙げられる。金属触媒粒子１１は、独立した球状体あるいは半球体であり得る。図１に示すように、複数の金属触媒粒子１１は、連結していてもよい。
金属触媒粒子１１としては、たとえば、鉄、ニッケル、白金、コバルト、またはこれらを含む合金が挙げられる。金属触媒粒子１１は、独立した球状体あるいは半球体であり得る。図１に示すように、複数の金属触媒粒子１１は、連結していてもよい。
【0024】
金属触媒粒子１１の大きさは特に限定されず、基板１０の種類、金属触媒粒子１１の種類、金属触媒の加熱条件等に応じて適宜設定される。金属触媒粒子１１のＺ方向の大きさ（以下、高さＨと称する。）は、例えば、０．１ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。高さＨは、１０ｎｍ以上であってよく、２０ｎｍ以上であってよい。高さＨは、２００ｎｍ以下であってよく、５０ｎｍ以下であってよい。金属触媒粒子１１の大きさについては、非特許文献１が参照できる。
【0025】
金属触媒粒子１１の高さＨは、次のようにして測定される。まず、キャパシタ１に空間（典型的には、導電体層１５の露出表面の形状に対応した空間）が存在する場合は、当該空間を任意の適切な樹脂で埋設する。次いで、キャパシタ１のＸＺ断面を、研磨により露出させる。得られたＸＺ断面（Ｎｏ．１）を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察する。ＳＥＭ画像において、金属触媒粒子１１の最も高い点と基板１０の表面１０ａとの間のＺ方向の距離を測定する。この距離が、金属触媒粒子１１の高さである。かかる操作を、複数の１０個以上、好ましくは２０個以上の金属触媒粒子１１に対して繰り返して、複数の金属触媒粒子１１の高さを測定し、それらの平均値を、金属触媒粒子１１の高さＨとする。
【0026】
≪ファイバー状炭素材料≫
本開示において、ファイバー状炭素材料１２は、その長手方向寸法（長さ）が該長手方向に垂直な断面最大寸法に比して（好ましくは著しく）大きいもの、概略的には細長い糸状のもの、であれば特に限定されない。
本開示において、ファイバー状炭素材料１２は、その長手方向寸法（長さ）が該長手方向に垂直な断面最大寸法に比して（好ましくは著しく）大きいもの、概略的には細長い糸状のもの、であれば特に限定されない。
【0027】
ファイバー状炭素材料１２の平均長さは、面積あたりの容量密度を大きくできる点で、より長くてよい。ファイバー状炭素材料１２の平均長さは、例えば、数μｍ以上、２０μｍ以上、５０μｍ以上、１００μｍ以上、５００μｍ以上、７５０μｍ以上、１０００μｍ以上、または２０００μｍ以上であり得る。ファイバー状炭素材料１２の平均長さの上限は適宜選択され得るが、ファイバー状炭素材料１２の長さは、例えば、１０ｍｍ以下、５ｍｍ以下、または３ｍｍ以下であり得る。一態様において、ファイバー状炭素材料１２の平均長さは５０μｍ以上である。ファイバー状炭素材料１２の平均長さは、５０μｍ以上３ｍｍ以下であってよい。
【0028】
ファイバー状炭素材料１２の直径は、例えば、０．１ｎｍ以上、１ｎｍ以上、または１０ｎｍ以上であり得る。ファイバー状炭素材料１２の直径は、例えば、１ｎｍ以上、または１０ｎｍ以上であり得る。ファイバー状炭素材料１２の直径は、１０００ｎｍ未満、８００ｎｍ以下、または６００ｎｍ以下であり得る。
【0029】
ファイバー状炭素材料１２の直径は、上記のＸＺ断面（Ｎｏ．１）から測定される。上記のＳＥＭ画像において、孤立した１本のファイバー状炭素材料１２であって、該ファイバー状炭素材料１２の長手方向に沿った中心部（理想的には中心線）が現れており、該ファイバー状炭素材料１２の表面を被覆するアモルファスカーボン層１３、誘電体層１４および導電体層１５（さらには、各要素の境界）を識別できるものを選択する。選択されたファイバー状炭素材料１２の外径Ｄ１を測定する。かかる操作を繰り返して１０本以上、好ましくは２０本以上のファイバー状炭素材料１２の外径Ｄ１を測定し、それらの平均値を、ファイバー状炭素材料１２の直径とする。
【0030】
ファイバー状炭素材料１２は、好ましくは、導電性のナノファイバー（直径がナノスケール（１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満）のもの）である。導電性のナノファイバーは、例えば導電性のナノチューブ（中空、好ましくは円筒状）または導電性のナノロッド（中実、好ましくは円柱状）であってよい。導電性（半導電性を含む）を有するナノロッドは、ナノワイヤとも称される。
【0031】
本開示に利用可能な導電性のナノファイバーとしては、例えば、カーボンナノファイバーが挙げられる。本開示に利用可能な導電性のナノチューブとしては、例えば、金属系ナノチューブ、有機系導電性ナノチューブ、無機系導電性ナノチューブが挙げられる。典型的には、導電性のナノチューブは、カーボンナノチューブ、またはチタニアカーボンナノチューブであり得る。本開示に利用可能な導電性のナノロッド（ナノワイヤ）としては、例えば、シリコンナノワイヤ、銀ナノワイヤが挙げられる。
【0032】
ファイバー状炭素材料１２は、カーボンナノチューブであってよい。カーボンナノチューブは、導電性および熱伝導性を有する。
【0033】
カーボンナノチューブのカイラリティは、特に限定されず、半導体型または金属型のいずれであってもよく、または、これらを混合して用いてもよい。抵抗値を低減する観点からは、金属型の比率が高いほうが好ましい。
【0034】
カーボンナノチューブの層数は、特に限定されず、１層のＳＷＣＮＴ（single-walled carbon nanotube）または２層以上のＭＷＣＮＴ（multi-walled carbon nanotube）のいずれであってもよい。ＳＷＣＮＴは半導体的であり得、一方でＭＷＣＮＴは金属的であることが知られている（非特許文献２参照）。ただし、ＭＷＣＮＴは、多層の部分と１層の部分とを含み得るため、ＭＷＣＮＴであっても、特にその端部において半導体的な挙動が見られる場合がある。よって、ファイバー状炭素材料１２が、ＳＷＣＮＴであっても、ＭＷＣＮＴであっても、本開示の効果が得られる。
【0035】
複数のファイバー状炭素材料１２は、いわゆる垂直配向カーボンナノチューブ（ＶＡＣＮＴ）であってよい。ＶＡＣＮＴは、大きな比表面積を有する。
【0036】
≪アモルファスカーボン層≫
炭素は、ｓｐ３、ｓｐ２、ｓｐと呼ばれる３種類の混成軌道を形成し得る。アモルファスカーボン層１３は、ｓｐ３混成軌道を持つ結合（ｓｐ３結合）およびｓｐ２混成軌道を持つ結合（ｓｐ２結合）によって結合した、複数の炭素原子からなる。ｓｐ２結合によって、導電性が発現される。ｓｐ３結合およびｓｐ２結合を有するアモルファスカーボン層１３は、半導体的挙動を示さず、導電体として振る舞う。アモルファスカーボン層１３は、金属材料が有する室温（２０℃）における電気伝導率と同等の電気伝導率を有し、具体的には、１００μΩ・ｃｍ程度の電気伝導率を有する。
炭素は、ｓｐ３、ｓｐ２、ｓｐと呼ばれる３種類の混成軌道を形成し得る。アモルファスカーボン層１３は、ｓｐ３混成軌道を持つ結合（ｓｐ３結合）およびｓｐ２混成軌道を持つ結合（ｓｐ２結合）によって結合した、複数の炭素原子からなる。ｓｐ２結合によって、導電性が発現される。ｓｐ３結合およびｓｐ２結合を有するアモルファスカーボン層１３は、半導体的挙動を示さず、導電体として振る舞う。アモルファスカーボン層１３は、金属材料が有する室温（２０℃）における電気伝導率と同等の電気伝導率を有し、具体的には、１００μΩ・ｃｍ程度の電気伝導率を有する。
【0037】
本開示で用いられるアモルファスカーボン層１３において、ｓｐ２結合が含まれる限り、ｓｐ２結合とｓｐ３結合との割合は特に限定されない。ｓｐ２結合の有無は、例えば、ラマン分析によって確認できる。ラマンスペクトルにおいて、１５８０ｃｍ－１付近にあるピーク（Ｇバンド）が見られる場合、ｓｐ２結合が存在している。ｓｐ３結合の存在は、同じくラマンスペクトルにおける、１３５０ｃｍ－１付近にあるピーク（Ｄバンド）の有無によって確認できる。
【0038】
ｓｐ２結合とｓｐ３結合との比率は、例えば、ＧバンドおよびＤバンドのピーク高さによって把握できる。ｓｐ２結合とｓｐ３結合との比率はまた、Ｘ線光電子分光（ＸＳＰ）分析によっても確認できる。ｓｐ２結合の比率が高いほど、導電性が高いと言える。
【0039】
アモルファスカーボン層１３を形成するアモルファスカーボンは、ｓｐ３結合の割合の高いダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）であってよく、ｓｐ２結合の割合の高いグラファイトライクカーボン（ＧＬＣ）であってよく、その他のポリマーライクカーボン（ＰＬＣ）であってよい。アモルファスカーボンは、力学的特性および導電特性等に応じて、適宜選択される。なかでも、アモルファスカーボン層１３は、ＧＬＣを含んでいてよい。ＤＬＣとＧＬＣとＰＬＣとの関係については、非特許文献３における３元相図が参照できる。
【0040】
ファイバー状炭素材料１２は、通常、その製造方法に起因して、一方の端部と他方の端部との結晶性が異なり得る。ファイバー状炭素材料１２と同じ炭素材料であるアモルファスカーボンを用いることにより、ファイバー状炭素材料１２の結晶性（特に、結晶性のバラツキ）に関わらず、ファイバー状炭素材料１２表面に均質なアモルファスカーボン層１３が形成される。アモルファスカーボン層１３が均質であるとは、アモルファスカーボン層１３の結晶性が一様であることを意味する。
【0041】
アモルファスカーボン層１３が均質であることにより、これを被覆する誘電体層１４の表面状態もまた一様になる。誘電体層１４の表面状態が一様であると、誘電体層１４の絶縁特性（代表的には、耐電圧）が向上する。
【0042】
アモルファスカーボン層１３において、ファイバー状炭素材料の表面を被覆する部分（以下、第１部分１３１と称する。）と、基板１０の表面１０ａを被覆する部分（以下、第２部分１３２と称する。）とは、同じ結晶性を有し得る。
【0043】
結晶性は、Ｘ線電子線分光で得られる光電子スペクトルにより評価できる。光電子スペクトルにおいて、縦軸は、放出光電子強度を示し、横軸は結合エネルギー値を示す。ｓｐ２結合とｓｐ3結合は、各々異なる結合エネルギーを有しており、これらの結合エネルギーは近接しているため、二つのピークが重なり、単一のＣ１ｓピークとして観測される。単一の結合からなる結晶性の高いカーボンであれば、Ｃ１ｓピークの半値幅は小さくなり、半値幅が同程度であれば、結晶性も同じであると理解できる。
【0044】
アモルファスカーボン層１３の第１部分１３１のＣ１ｓスペクトルの半値幅Ｗ１と、第２部分１３２のＣ１ｓスペクトルの半値幅Ｗ２とは、下記の関係式：
０．５≦Ｗ１／Ｗ２≦２．０
を満たし得る。この場合、アモルファスカーボン層１３の第１部分１３１と第２部分１３２とは、同じ結晶性を有すると言える。
０．５≦Ｗ１／Ｗ２≦２．０
を満たし得る。この場合、アモルファスカーボン層１３の第１部分１３１と第２部分１３２とは、同じ結晶性を有すると言える。
【0045】
アモルファスカーボン層１３の厚さは、被覆対象に応じて異なっていてよい。アモルファスカーボン層１３の第１部分１３１の厚さＴ１（図示省略）は、５ｎｍ以上１，０００ｎｍ以下であってよい。厚さＴ１を５ｎｍ以上とすることにより、オーミック接触が担保され易い。厚さＴ１を１，０００ｎｍ以下とすることにより、大きな静電容量を確保し易くなる。厚さＴ１は、１０ｎｍ以上であってよく、２０ｎｍ以上であってよい。厚さＴ１は、５００ｎｍ以下であってよく、２００ｎｍ以下であってよい。
【0046】
厚さＴ１は、上記のＸＺ断面（Ｎｏ．１）から測定される。上記のＳＥＭ画像を用いて、ファイバー状炭素材料１２の外径Ｄ１に加えて、ファイバー状炭素材料１２の表面を被覆するアモルファスカーボン層１３の外径Ｄ３を測定する。これら外径Ｄ２およびＤ３の差を２で割った値（（Ｄ３－Ｄ２）／２）が、当該ファイバー状炭素材料１２の表面を被覆するアモルファスカーボン層１３の厚さである。かかる操作を繰り返して１０本以上、好ましくは２０本以上のファイバー状炭素材料１２におけるアモルファスカーボン層１３の厚さを測定し、それらの平均値を、ファイバー状炭素材料１２の表面を被覆するアモルファスカーボン層１３（第１部分１３１）の厚さＴ１とする。
【0047】
アモルファスカーボン層１３の第２部分１３２の厚さＴ２は、５ｎｍ以上１，０００ｎｍ以下であってよい。厚さＴ２を５ｎｍ以上とすることにより、オーミック接触が担保され易い。厚さＴ２を１，０００ｎｍ以下とすることにより、ファイバー状炭素材料１２がアモルファスカーボン層１３の第２部分１３２に埋もれてしまうことが抑制されて、容量密度を確保しやすくなる。厚さＴ２は、１０ｎｍ以上であってよく、２０ｎｍ以上であってよい。厚さＴ２は、５００ｎｍ以下であってよく、２００ｎｍ以下であってよい。厚さＴ１，Ｔ２は、Ｔ１＜Ｔ２の関係を満たしてよい。
【0048】
厚さＴ２もまた、上記のＸＺ断面（Ｎｏ．１）から測定される。上記のＳＥＭ画像を用いて、基板１０の表面１０ａを被覆するアモルファスカーボン層１３の任意の点から基板１０の表面１０ａまでの、Ｚ方向の距離を測定する。これが、基板１０の表面１０ａを被覆するアモルファスカーボン層１３の厚さである。かかる操作を、異なる１０点、好ましくは２０点において繰り返して、基板１０の表面１０ａを被覆するアモルファスカーボン層１３の厚さを測定する。これらの平均値を、基板１０の表面１０ａを被覆するアモルファスカーボン層１３（第２部分１３２）の厚さＴ２とする。
【0049】
ファイバー状炭素材料１２とアモルファスカーボン層１３との境界は、ＳＥＭ画像で確認することができる。
【0050】
選択されたファイバー状炭素材料１２において、同時に、誘電体層１４の外径Ｄ４および導電体層１５の外径Ｄ５を測定しておけば、同様の手法により、誘電体層１４および導電体層１５の厚さが得られる。
【0051】
アモルファスカーボン層１３は、さらに、金属触媒粒子１１の表面を覆っていてもよく、金属触媒粒子１１の表面を覆っていなくてもよい。
【0052】
本実施形態において、厚さＴ２は、金属触媒粒子１１の高さＨより大きい。この場合、金属触媒粒子１１はアモルファスカーボン層１３により被覆されるため、基板１０から剥落することが防止される。厚さＴ２／高さＨ≧１．０５であってよく、厚さＴ２／高さＨ≧１．１であってよい。
【0053】
≪誘電体層≫
誘電体層１４を構成する誘電性材料としては、適宜選択され得る。例えば、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸化タンタル、酸化ハフニウム、チタン酸バリウム、ジルコン酸チタン酸鉛が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を（例えば積層して）用いてもよい。
誘電体層１４を構成する誘電性材料としては、適宜選択され得る。例えば、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、酸化タンタル、酸化ハフニウム、チタン酸バリウム、ジルコン酸チタン酸鉛が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を（例えば積層して）用いてもよい。
【0054】
誘電体層１４の厚さは、１０ｎｍ以上であってよく、１５ｎｍ以上であってよい。誘電体層の厚さを１０ｎｍ以上とすることにより、絶縁性を高めることができ、漏れ電流を小さくすることが可能になる。誘電体層１４の厚さは、１μｍ以下であってよく、１００ｎｍ以下であってよく、５０ｎｍ以下であってよい。誘電体層１４の厚さを１μｍ以下とすることにより、より大きな静電容量を得ることが可能になる。一態様において、誘電体層１４の厚さは、１０ｎｍ以上１μｍ以下である。
【0055】
誘電体層１４は、ファイバー状炭素材料１２の表面（ただし、基板１０と直接接合している領域を除く）に加えて、ファイバー状炭素材料１２の配置されていない基板１０の表面１０ａを被覆していてよい。
【0056】
≪導電体層≫
導電体層１５は、ファイバー状炭素材料１２の対向電極として機能する。
導電体層１５を構成する導電性材料としては、例えば、金属、導電性高分子（導電性を有するおよび／または導電性が付与された高分子材料であり、有機導電性材料とも称される）、酸化亜鉛などの導電性を有する半導体が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を用いてもよい。導電体層１５は、導電性材料が異なる複数の層の積層体であってもよい。
導電体層１５は、ファイバー状炭素材料１２の対向電極として機能する。
導電体層１５を構成する導電性材料としては、例えば、金属、導電性高分子（導電性を有するおよび／または導電性が付与された高分子材料であり、有機導電性材料とも称される）、酸化亜鉛などの導電性を有する半導体が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を用いてもよい。導電体層１５は、導電性材料が異なる複数の層の積層体であってもよい。
【0057】
金属としては、例えば、銀、金、銅、白金、アルミニウム、またはこれらの少なくとも２種を含む合金が挙げられる。導電性高分子としては、例えば、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）、ＰＰｙ（ポリピロール）、ＰＡＮＩ（ポリアニリン）、ＰＥＳＯＴ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）などが挙げられる。導電性高分子には、適宜、有機スルホン酸系化合物、例えばポリビニルスルホン酸、ＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリルスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸、ポリ－２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸といったドーパントがドープされ得る。
【0058】
導電体層１５の厚さは、３ｎｍ以上であってよく、１０ｎｍ以上であってよい。導電体層１５の厚さを３ｎｍ以上とすることにより、導電体層１５自体の抵抗値を小さくすることができる。導電体層１５の厚さは、５００ｎｍ以下であってよく、１００ｎｍ以下であってよい。一態様において、導電体層１５の厚さは、３ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
【0059】
本実施形態において、導電体層１５には、複数のファイバー状炭素材料１２の間の空間に対応する空隙（またはトレンチ構造）が設けられ得る。しかしながら、導電体層１５の厚さは、より厚いものであってもよく、例えば空隙（トレンチ構造）がなくなっていてもよい。
【0060】
（製造方法）
本実施形態のキャパシタ１は、例えば、以下を含む製造方法によって得ることができる：
（ａ）基板１０の表面１０ａに触媒を付着させた後、当該触媒を核として、基板１０の表面１０ａに複数のファイバー状炭素材料１２を成長させること、
（ｂ）ファイバー状炭素材料１２および金属触媒粒子１１の表面と、基板１０の表面１０ａを被覆するアモルファスカーボン層１３を形成すること、
（ｃ）アモルファスカーボン層１３の表面を被覆する誘電体層１４を形成すること、および
（ｄ）誘電体層１４の表面を被覆する導電体層１５を形成すること。
以下、工程（ａ）～（ｄ）についてより詳細に説明する。
本実施形態のキャパシタ１は、例えば、以下を含む製造方法によって得ることができる：
（ａ）基板１０の表面１０ａに触媒を付着させた後、当該触媒を核として、基板１０の表面１０ａに複数のファイバー状炭素材料１２を成長させること、
（ｂ）ファイバー状炭素材料１２および金属触媒粒子１１の表面と、基板１０の表面１０ａを被覆するアモルファスカーボン層１３を形成すること、
（ｃ）アモルファスカーボン層１３の表面を被覆する誘電体層１４を形成すること、および
（ｄ）誘電体層１４の表面を被覆する導電体層１５を形成すること。
以下、工程（ａ）～（ｄ）についてより詳細に説明する。
【0061】
工程（ａ）
基板１０の表面１０ａに金属触媒を付着させた後、当該金属触媒を核として、基板１０の表面１０ａに複数のファイバー状炭素材料１２を成長させる。これにより、基板１０上に配置され、かつ、基板１０と一方の端部にて直接接合している複数の垂直配向カーボンナノチューブ（ＶＡＣＮＴ）が得られる。
基板１０の表面１０ａに金属触媒を付着させた後、当該金属触媒を核として、基板１０の表面１０ａに複数のファイバー状炭素材料１２を成長させる。これにより、基板１０上に配置され、かつ、基板１０と一方の端部にて直接接合している複数の垂直配向カーボンナノチューブ（ＶＡＣＮＴ）が得られる。
【0062】
基板１０は、ＶＡＣＮＴを成長させるための合成基板であってよい。一般的には、合成基板の材料は、特に限定されず、例えば、酸化シリコン、シリコン、ガリウム砒素、アルミニウム、ＳＵＳなどを用いることができる。本実施形態では、合成基板として、導電性の基板１０を使用する。
【0063】
まず、基板１０の表面１０ａに金属触媒を付着させる。基板１０に金属触媒を付着させる方法には、化学気相成長法（ＣＶＤ）、スパッタ、物理気相成長法（ＰＶＤ）、原子層堆積法（ＡＬＤ）などを使用でき、場合により、かかる技術を、リソグラフィやエッチングなどの技術と組み合わせてもよい。
【0064】
続いて、金属触媒を加熱する。これにより、金属触媒が活性化するとともに、凝集および組織化して、球状体あるいは半球体の金属触媒粒子１１が形成される。加熱は、金属触媒粒子１１がＶＡＣＮＴの成長に適した大きさになるまで行われてよい。複数の金属触媒粒子１１が連結していてもよい。
【0065】
そして、金属触媒粒子１１を核として、基板１０上にＶＡＣＮＴを成長させる（直接合成する）。ＶＡＣＮＴを成長させる方法は、特に限定されず、ＣＶＤやプラズマ強化ＣＶＤなどを、必要に応じて加熱下にて用いることができる。使用する原料ガスは、特に限定されず、例えば一酸化炭素、メタン、エチレンおよびアセチレンからなる群より選択される少なくとも一種、あるいは、これらの少なくとも一種と水素および／またはアンモニアとの混合物などを用いることができる。所望される場合には、ＶＡＣＮＴを成長させる際の周囲雰囲気中に、水分を存在させてもよい。
【0066】
ＶＡＣＮＴの下側の端部は、基板１０に金属触媒粒子１１を介して固定されている固定端であり、成長点である。ＶＡＣＮＴの上側の端部は、自由端である。ＶＡＣＮＴの長さおよび径は、ガス濃度、ガス流量、温度等のパラメータに応じて異なり得る。即ち、これらのパラメータを適宜選択することにより、ＶＡＣＮＴの長さおよび径を調整することができる。
【0067】
工程（ｂ）
次に、ファイバー状炭素材料１２および金属触媒粒子１１の表面と、基板１０の表面１０ａとを被覆するアモルファスカーボン層１３を形成する。
次に、ファイバー状炭素材料１２および金属触媒粒子１１の表面と、基板１０の表面１０ａとを被覆するアモルファスカーボン層１３を形成する。
【0068】
アモルファスカーボン層１３は、ＶＡＣＮＴを成長させる手法と同様の手法を用いて、条件を変えることにより合成することができる。例えば、ガス流量を多くしたり、原料ガスの分圧を大きくしたりすることにより、アモルファスカーボン層１３をＶＡＣＮＴや基板１０の表面１０ａに堆積させる。アモルファスカーボン層１３の合成条件は、非特許文献４が参照できる。
【0069】
アモルファスカーボン層１３の第１部分１３１の厚さＴ１と第２部分１３２の厚さＴ２との関係は、ファイバー状炭素材料１２の平均長さや数密度、アモルファスカーボン層１３の堆積条件等によって、制御できる。例えば、ファイバー状炭素材料１２が短いほど（例えば、平均長さが１００μｍ以下、特には１０μｍ以下）、あるいは、数密度が低いほど（例えば、１０－９本／ｃｍ以下、特には１０－１０本／ｃｍ以下）、原料ガスが基板１０の表面１０ａに到達し易くなるため、第２部分１３２の厚さＴ２が、第１部分１３１の厚さＴ１より厚くなる。一方、原料ガスの分圧が低い場合、原料ガスが基板１０の表面１０ａに到達し難くなるため、第２部分１３２の厚さＴ２は、第１部分１３１の厚さＴ１より薄くなり易い。
【0070】
上記方法以外にも、基板１０の表面１０ａにアモルファスカーボンを堆積させた後、金属触媒を付着し、その後再びアモルファスカーボン層１３を形成したり、アモルファスカーボン層１３を形成した後、熱酸化処理を行ったりすることにより、第２部分１３２の厚さＴ２を第１部分１３１の厚さＴ１より厚くすることができる。後者の方法では、外気に触れ易い第１部分１３１が先に酸化されるため、厚さＴ１が薄くなる。
【0071】
工程（ｃ）
続いて、アモルファスカーボン層１３の表面を被覆する誘電体層１４を、液相成膜法または気相成膜法（代表的には、スパッタ法）により形成する。
続いて、アモルファスカーボン層１３の表面を被覆する誘電体層１４を、液相成膜法または気相成膜法（代表的には、スパッタ法）により形成する。
【0072】
液相成膜法は、例えば、ゾルゲル法やメッキ等であり得る。誘電体層１４が金属酸化物から成る場合には、メッキと表面酸化処理とを組み合わせた方法を用いてもよい。
【0073】
液相成膜法の実施条件を適切に選択ないし設定することで、形成される誘電体層１４の厚さを制御することができる。例えば、液相成膜法に使用する液の仕込み組成、仕込みに使用する溶媒（例えば水、エタノール、イソプロパノール、アセトン）、成膜時間、撹拌速度、温度などを適切に選択ないし設定すればよい。
【0074】
その後、乾燥させて溶媒を除去することにより、誘電体層１４が形成される。
【0075】
工程（ｄ）
続いて、誘電体層１４の表面を被覆する導電体層１５を形成する。
続いて、誘電体層１４の表面を被覆する導電体層１５を形成する。
【0076】
導電体層１５の成膜法は、特に限定されず、液相成膜法、気相成膜法およびそれらの組み合わせを用いてよい。液相成膜法は、例えば、ゾルゲル法、メッキ等であり得る。気相成膜法は、ＡＬＤ、スパッタ、ＣＶＤ等であり得る。
【0077】
例えば、導電体層１５は、導電性高分子を用いて液相成膜法で形成することができる。より詳細には、導電性高分子を有機溶媒に溶解または分散させた液状組成物を所定の表面／部分に適用／供給する（例えば塗布または浸漬等する）ことで、導電体層１５を形成することができる。導電性高分子は、誘電体層１４で被覆した複数のファイバー状炭素材料１２の間に形成される空間に浸透させ易く、該空間の深部（例えば底部）においても導電体層１５を適切に形成できる。
【0078】
以上により、図１に示すキャパシタ１を製造することができる。
【0079】
＜実施形態２＞
図２は、実施形態２におけるキャパシタの概略断面模式図である。図２は、図１に対応する断面である。実施形態２は、実施形態１とは、一部の金属触媒粒子１１の配置が相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、実施形態１と同じ構成であり、実施形態１と同一の符号を付してその説明を省略する。
図２は、実施形態２におけるキャパシタの概略断面模式図である。図２は、図１に対応する断面である。実施形態２は、実施形態１とは、一部の金属触媒粒子１１の配置が相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、実施形態１と同じ構成であり、実施形態１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【0080】
図２に示すように、実施形態２のキャパシタ１Ａでは、一部の金属触媒粒子１１が、ファイバー状炭素材料１２の基板１０側とは反対側の、上側の端部に配置されている。
【0081】
上側の端部で金属触媒粒子１１に接触するファイバー状炭素材料１２は、基板１０の表面１０ａにファイバー状炭素材料１２を成長させる際に形成される。ファイバー状炭素材料１２が金属触媒粒子１１を核として成長するとき、成長点が金属触媒粒子１１の下側になることがある。この場合、ファイバー状炭素材料１２は、基板１０と金属触媒粒子１１との間で成長していくため、金属触媒粒子１１は、ファイバー状炭素材料１２の上側の端部に配置される。金属触媒粒子１１の上側が成長点になる場合が多いが、成長点が金属触媒粒子１１の下側になるか上側になるかは、合成の条件によって制御し得る。
【0082】
上端に配置された金属触媒粒子１１は、その後の工程において脱落し易い。脱落した金属触媒粒子１１は、ファイバー状導電性部材２１の主体部分に付着し得る。この場合、ファイバー状導電性部材２１の表面に凹凸が生じることになるため、誘電体層２２が一様に形成され難く、一部が薄くなることがある。誘電体層２２が薄い部分では、電気的なリークパスが形成され易い。
【0083】
本開示によれば、アモルファスカーボン層１３によって、基板１０の表面１０ａおよびファイバー状導電性部材２１の表面とともに、金属触媒粒子１１の表面も被覆される。よって、金属触媒粒子１１の脱落が抑制されて、上記のリークパスの形成が抑制される。
【0084】
＜実施形態３＞
図３は、実施形態３におけるキャパシタの概略断面模式図である。図３は、図１に対応する断面である。実施形態３は、実施形態１とは、一部のファイバー状炭素材料１２の配置が相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、実施形態１と同じ構成であり、実施形態１と同一の符号を付してその説明を省略する。
図３は、実施形態３におけるキャパシタの概略断面模式図である。図３は、図１に対応する断面である。実施形態３は、実施形態１とは、一部のファイバー状炭素材料１２の配置が相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、実施形態１と同じ構成であり、実施形態１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【0085】
図３に示すように、実施形態１のキャパシタ１Ｂは、両端部がいずれも基板１０と接合していないファイバー状炭素材料１２（以下、非接合ファイバー状炭素材料と称する。）を有する。非接合ファイバー状炭素材料は、基板１０と接合している他のファイバー状炭素材料１２（以下、接合ファイバー状炭素材料と称する場合がある。）に接触あるいは接着している。
【0086】
従来、非接合ファイバー状炭素材料は、電極材料としてキャパシタの容量に寄与しない。しかしながら、本開示では、非接合ファイバー状炭素材料は、接合ファイバー状炭素材料と接触しており、かつ両者の表面は、アモルファスカーボン層１３で被覆されている。接合ファイバー状炭素材料を被覆するアモルファスカーボン層１３は、基板１０にまで延伸して、表面１０ａを被覆している。つまり、非接合ファイバー状炭素材料も、間接的に基板１０と電気的に接続しており、電極材料として機能することができる。
【0087】
非接合ファイバー状炭素材料は、基板１０の表面１０ａにファイバー状炭素材料１２を成長させる際の、金属触媒粒子１１の失活により形成される。金属触媒粒子１１が失活すると、ＣＮＴの成長が停止し、近隣のＣＮＴに絡まる。近隣のＣＮＴは引き続き成長していくため、この成長に伴って、成長の停止したＣＮＴは、ＶＡＣＮＴの先端方向へ引っ張られて、固定端が基板１０から離れる。このようにして、非接合ファイバー状炭素材料が形成され得る。
【0088】
＜実施形態４＞
図４は、実施形態４におけるキャパシタの概略断面模式図である。図４は、図１に対応する断面である。実施形態４は、実施形態１とは、アモルファスカーボン層１３の第２部分１３２の厚さが相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、実施形態１と同じ構成であり、実施形態１と同一の符号を付してその説明を省略する。
図４は、実施形態４におけるキャパシタの概略断面模式図である。図４は、図１に対応する断面である。実施形態４は、実施形態１とは、アモルファスカーボン層１３の第２部分１３２の厚さが相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、実施形態１と同じ構成であり、実施形態１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【0089】
図４に示すように、実施形態４のキャパシタ１Ｃにおいて、アモルファスカーボン層１３の第２部分１３２の厚さＴ２は、金属触媒粒子１１の高さＨより薄い。この場合にも、ファイバー状炭素材料１２の主体部分とアモルファスカーボン層１３とはオーミック接触することができて、非オーミックな挙動は抑制される。
【0090】
＜実施形態５＞
図５は、実施形態５におけるキャパシタの概略断面模式図である。図５は、図１に対応する断面である。実施形態５は、実施形態１とは、導電体層１５の厚さ、および、電極引出層２０がある点で相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、実施形態１と同じ構成であり、実施形態１と同一の符号を付してその説明を省略する。
図５は、実施形態５におけるキャパシタの概略断面模式図である。図５は、図１に対応する断面である。実施形態５は、実施形態１とは、導電体層１５の厚さ、および、電極引出層２０がある点で相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、実施形態１と同じ構成であり、実施形態１と同一の符号を付してその説明を省略する。
【0091】
図５に示すように、実施形態５のキャパシタ１Ｄにおいて、導電体層１５が、複数のファイバー状炭素材料１２の間の空間に対応する空隙（またはトレンチ構造）を埋めるように厚く形成されている。さらに、導電体層１５の表面は、電極引出層２０により被覆されている。キャパシタ１Ｄは、回路基板内に埋設されて使用されるのに適している。
【0092】
電極引出層２０の材料としては、例えば、炭素材料または金属材料（代表的には、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ）を含む導電ペースト、あるいは金属箔が挙げられる。導電ペーストは、必要に応じて樹脂を含んでいてよい。電極引出層２０は、異なる複数の層の積層体であってよい。電極引出層２０は、例えば、カーボンペーストと銀ペーストと銅箔との積層体であってよい。
【0093】
＜実施形態６＞
図６は、実施形態６におけるキャパシタの概略断面模式図である。図６は、図１に対応する断面である。実施形態６は、実施形態５とは、モールド樹脂３０を備える点で相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、実施形態５と同じ構成であり、実施形態５と同一の符号を付してその説明を省略する。
図６は、実施形態６におけるキャパシタの概略断面模式図である。図６は、図１に対応する断面である。実施形態６は、実施形態５とは、モールド樹脂３０を備える点で相違する。この相違する構成を以下に説明する。その他の構成は、実施形態５と同じ構成であり、実施形態５と同一の符号を付してその説明を省略する。
【0094】
図６に示すように、実施形態６のキャパシタ１Ｅは、電極引出層２０が形成されたキャパシタ１Ｄの周囲を被覆するモールド樹脂３０を備える。樹脂パッケージングされたキャパシタ１Ｅは、回路基板上に配置されて使用されるのに適している。
【0095】
モールド樹脂３０としては、例えば、硬化性樹脂の硬化物、エンジニアリングプラスチックが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、不飽和ポリエステルが挙げられる。エンジニアリングプラスチックとしては、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミドが挙げられる。モールド樹脂３０には、シリカまたはアルミナなどの無機フィラーが分散していてもよい。
【0096】
以上、本開示の６つの実施形態について詳述したが、本開示はこれらに限定されない。例えば、上述した実施形態の各特徴は、任意の２つ以上を組み合わせてよい。
【0097】
本実施形態では、アモルファスカーボン層１３が、基板１０の表面１０ａおよびファイバー状炭素材料１２の両方の表面全体を被覆しているが、これに限定されない。アモルファスカーボン層１３は、基板１０の表面１０ａの一部のみを被覆していてよく、ファイバー状炭素材料１２の表面の一部のみを被覆していてよい。
【0098】
本実施形態では、工程（ａ）において、ファイバー状炭素材料１２としてカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を挙げたが、これに限定されない。ファイバー状炭素材料１２は、ＣＮＴ以外であってよい。
【0099】
本実施形態では、工程（ａ）において、基板１０上にフォレストを設けたが、これに限定されない。フォレストを他の合成基板に設けた後、基板１０に転写してもよい。転写後に工程（ｂ）以降を実施すればよい。あるいは、転写前に工程（ｂ）を実施して、転写後に再度、工程（ｂ）を実施すればよい。これにより、基板１０の表面１０ａがアモルファスカーボン層１３で被覆される。基板１０に導電性の接着層（典型的には、金属材料からなる）を設けておいてもよい。他の合成基板上のファイバー状炭素材料１２の上側の端部に金属触媒粒子１１が配置されている場合、転写によって、金属触媒粒子１１は、基板１０とファイバー状炭素材料１２との間に配置される。
【実施例0100】
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。便宜上、誘電体層および導電体層の形成は省略した。
【0101】
[実施例１]
（１）ＶＡＣＮＴの合成
導電性基板の表面上に金属触媒（Ｆｅ）を塗布した後、加熱して、金属触媒粒子を得た。金属触媒粒子を備える上記基板をチャンバー内にセットして、加熱した。チャンバー内の温度が９００℃に達した後、チャンバー内にメタンガスを供給して、金属触媒粒子を核としてＶＡＣＮＴを成長させた。
（１）ＶＡＣＮＴの合成
導電性基板の表面上に金属触媒（Ｆｅ）を塗布した後、加熱して、金属触媒粒子を得た。金属触媒粒子を備える上記基板をチャンバー内にセットして、加熱した。チャンバー内の温度が９００℃に達した後、チャンバー内にメタンガスを供給して、金属触媒粒子を核としてＶＡＣＮＴを成長させた。
【0102】
（２）アモルファスカーボン層の形成
続いて、同じチャンバー内に、分圧が３０Ｔｏｒｒになるようにメタンガスを供給し、基板、ＶＡＣＮＴおよび金属触媒粒子上にアモルファスカーボンを堆積させて、アモルファスカーボン層を備える構造体Ａ１を得た。
続いて、同じチャンバー内に、分圧が３０Ｔｏｒｒになるようにメタンガスを供給し、基板、ＶＡＣＮＴおよび金属触媒粒子上にアモルファスカーボンを堆積させて、アモルファスカーボン層を備える構造体Ａ１を得た。
【0103】
導電性基板を被覆するアモルファスカーボン層（第２部分）の厚さＴ２と金属触媒粒子の高さＨとは、Ｔ２／Ｈ≧１．０５を満たしていた。
ファイバー状炭素材料１２の表面を被覆するアモルファスカーボン層（第１部分）のＣ１ｓスペクトルの半値幅Ｗ１と、基板１０の表面１０ａを被覆するアモルファスカーボン層１３（第２部分）のＣ１ｓスペクトルの半値幅Ｗ２とは、０．８≦Ｗ１／Ｗ２≦１．２を満たしており、アモルファスカーボン層１３は均質であった。
ファイバー状炭素材料１２の表面を被覆するアモルファスカーボン層（第１部分）のＣ１ｓスペクトルの半値幅Ｗ１と、基板１０の表面１０ａを被覆するアモルファスカーボン層１３（第２部分）のＣ１ｓスペクトルの半値幅Ｗ２とは、０．８≦Ｗ１／Ｗ２≦１．２を満たしており、アモルファスカーボン層１３は均質であった。
【0104】
［実施例２］
アモルファスカーボン層の形成において、分圧が５０Ｔｏｒｒになるようにしたこと以外、実施例１と同様にして、アモルファスカーボン層を形成し、構造体Ａ２を得た。
アモルファスカーボン層の形成において、分圧が５０Ｔｏｒｒになるようにしたこと以外、実施例１と同様にして、アモルファスカーボン層を形成し、構造体Ａ２を得た。
【0105】
導電性基板を被覆するアモルファスカーボン層（第２部分）の厚さＴ２と金属触媒粒子の高さＨとは、は、Ｔ２／Ｈ≧１．１を満たしていた。
ファイバー状炭素材料１２の表面を被覆するアモルファスカーボン層（第１部分）のＣ１ｓスペクトルの半値幅Ｗ１と、基板１０の表面１０ａを被覆するアモルファスカーボン層（第２部分）のＣ１ｓスペクトルの半値幅Ｗ２とは、０．８≦Ｗ１／Ｗ２≦１．２を満たしており、アモルファスカーボン層１３は均質であった。
ファイバー状炭素材料１２の表面を被覆するアモルファスカーボン層（第１部分）のＣ１ｓスペクトルの半値幅Ｗ１と、基板１０の表面１０ａを被覆するアモルファスカーボン層（第２部分）のＣ１ｓスペクトルの半値幅Ｗ２とは、０．８≦Ｗ１／Ｗ２≦１．２を満たしており、アモルファスカーボン層１３は均質であった。
【0106】
［比較例１］
アモルファスカーボン層を形成しなかったこと以外、実施例１と同様にして、構造体ａ１を得た。
アモルファスカーボン層を形成しなかったこと以外、実施例１と同様にして、構造体ａ１を得た。
【0107】
（Ｉ－Ｖ特性評価）
得られた構造体Ａ１、Ａ２およびａ１のＩ－Ｖカーブ特性を、図７，８，９にそれぞれ示す。図７，８からわかるように、構造体Ａ１およびＡ２では、正および負のいずれの電圧側においてもＩ－Ｖカーブが滑らかな線形である。さらに、図７からわかるように、構造体Ａ１において、電圧が約＋１００ｍＶのとき、抵抗値は１．２５Ω（２６．２５Ω／ｍｍ２）であり、電圧が約－１００ｍＶのときであっても、抵抗値は２．６７Ω（５６．０７Ω／ｍｍ２）と小さかった。構造体Ａ２はさらに抵抗値が小さく、電圧が約＋５０ｍＶのとき、抵抗値は０．４４Ω（９．２４Ω／ｍｍ２）、電圧が約－５０ｍＶのとき、抵抗値は０．３６Ω（７．５６Ω／ｍｍ２）であった。これらより、構造体Ａ１およびＡ２では、非オーミックな挙動が低減されていることが確認された。
得られた構造体Ａ１、Ａ２およびａ１のＩ－Ｖカーブ特性を、図７，８，９にそれぞれ示す。図７，８からわかるように、構造体Ａ１およびＡ２では、正および負のいずれの電圧側においてもＩ－Ｖカーブが滑らかな線形である。さらに、図７からわかるように、構造体Ａ１において、電圧が約＋１００ｍＶのとき、抵抗値は１．２５Ω（２６．２５Ω／ｍｍ２）であり、電圧が約－１００ｍＶのときであっても、抵抗値は２．６７Ω（５６．０７Ω／ｍｍ２）と小さかった。構造体Ａ２はさらに抵抗値が小さく、電圧が約＋５０ｍＶのとき、抵抗値は０．４４Ω（９．２４Ω／ｍｍ２）、電圧が約－５０ｍＶのとき、抵抗値は０．３６Ω（７．５６Ω／ｍｍ２）であった。これらより、構造体Ａ１およびＡ２では、非オーミックな挙動が低減されていることが確認された。
【0108】
一方、図９からわかるように、構造体ａ１のＩ－Ｖカーブには、電圧０ｍＶの地点で大きな折れ曲がりが見られた。具体的には、電圧が約＋１００ｍＶのとき、抵抗値は３．８Ω（７９．８Ω／ｍｍ２）であるのに対し、電圧が約－１００ｍＶのとき、抵抗値は一桁大きい２２．９Ω（４８０．９Ω／ｍｍ２）であって、非オーミックな挙動が確認された。
【産業上の利用可能性】
【0109】
本開示のキャパシタは、非オーミックな挙動が低減されているため、種々の用途に好適に利用され得る。
【符号の説明】
【0110】
１、１Ａ～１Ｅ キャパシタ
１０ 基板
１０ａ 表面
１０ｂ 裏面
１１ 金属触媒粒子
１２ ファイバー状炭素材料
１３ アモルファスカーボン層
１３１ 第１部分
１３２ 第２部分
１４ 誘電体層
１５ 導電体層
２０ 電極引出層
３０ モールド樹脂
１０ 基板
１０ａ 表面
１０ｂ 裏面
１１ 金属触媒粒子
１２ ファイバー状炭素材料
１３ アモルファスカーボン層
１３１ 第１部分
１３２ 第２部分
１４ 誘電体層
１５ 導電体層
２０ 電極引出層
３０ モールド樹脂
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】