JP6232626B2 - Organic molecular transistor - Google Patents

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Description

本発明は、信号の増幅等に用いられるトランジスタに関し、特に有機分子を用いた有機分子トランジスタにおいて個別の有機分子を同期させて駆動させる有機分子トランジスタに関する。   The present invention relates to a transistor used for signal amplification and the like, and more particularly, to an organic molecular transistor that drives individual organic molecules in synchronization in an organic molecular transistor using organic molecules.

有機分子などの励起体が媒体上に3次元に配列している試料では、分子を担持する媒体により配列の仕方は分子ごとにすべて異なることにより、個々の分子の振動ダイポールモーメントへの電磁場環境の影響はすべて異なり、励起の仕方が異なる。そこで、個別の有機分子の総和をトランジスタとして動作させる場合には、個別の有機分子を分子配置制御することで、各有機分子トランジスタの動作を同期させて、有機分子体の全体としてトランジスタとして動作させていた。   In a sample in which exciters such as organic molecules are arranged three-dimensionally on the medium, the arrangement method varies depending on the medium carrying the molecules, so that the electromagnetic field environment is affected by the vibrational dipole moment of each molecule. The effects are all different and the way of excitation is different. Therefore, when operating the sum of individual organic molecules as a transistor, by controlling the molecular arrangement of the individual organic molecules, the operation of each organic molecule transistor is synchronized and the entire organic molecule is operated as a transistor. It was.

即ち、非特許文献1では、分子の励起が隣接した分子間で効率よく伝達するためには、周囲の電磁場環境の揺らぎが貢献していることを理論的に明らかにした。また、特許文献1では、第1の電極と第2の電極との間に光電変換層を設けた有機光電変換素子を提案している。このような光電変換層は、個別の有機分子を分子配置制御したものである。ここで、分子配置制御とは、カーボンナノチューブのような線状の媒体上に有機分子を担持する場合には、有機分子の方向性を揃えたり線状体の間隔を揃えることをいう。   That is, in Non-Patent Document 1, it has been clarified theoretically that fluctuations in the surrounding electromagnetic field environment contribute to efficient transmission of molecular excitation between adjacent molecules. Patent Document 1 proposes an organic photoelectric conversion element in which a photoelectric conversion layer is provided between a first electrode and a second electrode. Such a photoelectric conversion layer is obtained by molecular arrangement control of individual organic molecules. Here, the molecular arrangement control means that when organic molecules are supported on a linear medium such as a carbon nanotube, the orientation of the organic molecules is aligned and the intervals between the linear bodies are aligned.

しかし、有機分子として、例えばカーボンナノチューブを担持する基板として用いる場合には、分子配置制御しないことによって、本来の有機分子素子としての特性が発揮されるため、分子配置制御しないで、有機分子トランジスタのような機能性素子として動作させることが望まれている分野もある。
この場合、個々の分子の励起を個別かつ同時に検出することが、機能性素子の設計や製造に必要とされている。しかし、このような、検出方法は存在しないため、有機分子トランジスタのような複雑多様な励起パターンを多次元にわたり認識して識別する技術は存在しなかった。
そこで、有機分子を分子配置制御して機能性素子としていたため、製造上の分子配置管理が負担となり、製造歩留まりが高まり難く、また素子の特性も安定しないという課題があった。
However, when the organic molecule is used as, for example, a substrate supporting carbon nanotubes, the characteristics of the original organic molecular element are exhibited by not controlling the molecular arrangement. There are also fields where it is desired to operate as such a functional element.
In this case, it is necessary for the design and manufacture of functional elements to detect the excitation of individual molecules individually and simultaneously. However, since such a detection method does not exist, there has been no technique for recognizing and discriminating complex and diverse excitation patterns such as organic molecular transistors in multiple dimensions.
Therefore, since organic molecules were controlled to be molecular arrangements to form functional elements, there was a problem that molecular arrangement management in manufacturing was a burden, the manufacturing yield was difficult to increase, and the characteristics of the elements were not stable.

特開2012−243911号公報JP 2012-243911 A

S.M. Vlaming and R.J. Silbey, Journal of Chemical Physics, 136, 055102-1-10 (2012)S.M.Vlaming and R.J.Silbey, Journal of Chemical Physics, 136, 055102-1-10 (2012)

本発明は上記課題を解決するもので、カーボンナノチューブ上に有機分子を分子配置制御することなく製造できる有機分子トランジスタの構造を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an organic molecular transistor structure that can be manufactured without controlling the molecular arrangement of organic molecules on carbon nanotubes.

本発明の有機分子トランジスタは、例えば図1に示すように、カーボンナノチューブ20が担持できる開口部を有するグリッド10と、グリッド10と対向して設けられる格子状電極12と、グリッド10と格子状電極12との間に形成された平行空間に位置すると共に、グリッド10と格子状電極12に形成された開口部よりも長い長さを有するカーボンナノチューブ20と、カーボンナノチューブ20の集合体に形成された隙間に保持される電子励起性材料22と、前記平行空間と近接すると共に、電子励起性材料22と容量結合する状態で位置するゲート電極14とを備えると共に、カーボンナノチューブ20と電子励起性材料22は分子配置制御されていない状態であることを特徴とする。   For example, as shown in FIG. 1, the organic molecular transistor of the present invention includes a grid 10 having an opening capable of supporting a carbon nanotube 20, a grid electrode 12 provided opposite to the grid 10, and the grid 10 and the grid electrode. The carbon nanotubes 20 are located in a parallel space formed between the grids 10 and 12 and have a length longer than the openings formed in the grids 10 and the grid-like electrodes 12. The electron-excitable material 22 held in the gap, the gate electrode 14 positioned close to the parallel space and capacitively coupled to the electron-excitable material 22, and the carbon nanotube 20 and the electron-excitable material 22 are provided. Is characterized in that the molecular arrangement is not controlled.

このように構成された装置においては、カーボンナノチューブ20は導電性を有しており、格子状電極12と接触状態を保持している。ゲート電極14に対して、電子励起性材料22との容量結合に起因する共振周波数の駆動信号を用いたスイッチング制御信号を送る。すると、このスイッチング制御信号により電子励起性材料22の電子が励起され、カーボンナノチューブ20を介して格子状電極12に電流が流れる。このようにして、本発明の有機分子トランジスタは、オンオフのスイッチング動作を行い、トランジスタとしての動作を行う。   In the apparatus configured as described above, the carbon nanotubes 20 have conductivity and are kept in contact with the grid electrodes 12. A switching control signal using a drive signal having a resonance frequency resulting from capacitive coupling with the electron excitable material 22 is sent to the gate electrode 14. Then, the electrons of the electron excitable material 22 are excited by the switching control signal, and a current flows through the lattice electrode 12 through the carbon nanotubes 20. In this way, the organic molecular transistor of the present invention performs an on / off switching operation and operates as a transistor.

本発明の有機分子トランジスタにおいて、好ましくは、カーボンナノチューブには親水性官能基が取り付けられているとよい。
本発明の有機分子トランジスタにおいて、好ましくは、電子励起性材料22は、Coumarin6、ポルフィリン分子及びその誘導体、電子励起性を有する導電性材料の何れか1種類又はこれらの2以上の組合せを含むとよい。
In the organic molecular transistor of the present invention, preferably, a hydrophilic functional group is attached to the carbon nanotube.
In the organic molecular transistor of the present invention, preferably, the electron excitable material 22 may include any one of Coumarin 6, porphyrin molecules and derivatives thereof, and an electrically conductive material having electron excitability, or a combination of two or more thereof. .

本発明の有機分子トランジスタにおいて、好ましくは、ゲート電極14は、グリッド10と格子状電極12によって遮られない角度で、前記平行空間の厚み方向と対向するとよい。これによって、ゲート電極14は電子励起性材料22と容量結合する状態となる。   In the organic molecular transistor of the present invention, the gate electrode 14 is preferably opposed to the thickness direction of the parallel space at an angle that is not blocked by the grid 10 and the grid electrode 12. As a result, the gate electrode 14 is capacitively coupled to the electron excitable material 22.

本発明の有機分子トランジスタにおいて、好ましくは、ゲート電極14には、ゲート電圧として電子励起性材料22のHOMO-LUMOギャップ電圧よりも高い電圧が供給されると共に、電子励起性材料22との容量結合に起因する共振周波数のスイッチング制御信号が送られることで、スイッチング動作を行う。   In the organic molecular transistor of the present invention, preferably, the gate electrode 14 is supplied with a voltage higher than the HOMO-LUMO gap voltage of the electron excitable material 22 as a gate voltage and capacitively coupled to the electron excitable material 22. The switching operation is performed by sending a switching control signal having a resonance frequency resulting from the above.

図1は、本発明の一実施形態を示す有機分子トランジスタの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an organic molecular transistor showing an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の有機分子トランジスタの等価回路図である。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the organic molecular transistor of the present invention. 図3は、本発明の有機分子トランジスタの測定回路の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a measurement circuit for an organic molecular transistor according to the present invention. 図4は、Coumarin6分子及びカーボンナノチューブのマクロ電極間電流-電圧特性である。FIG. 4 is a current-voltage characteristic between macroelectrodes of the Coumarin 6 molecule and the carbon nanotube. 図5は、入力電圧5V固定、周波数0−250kHz掃引した時の出力電圧(上図)と出力位相(下図)のスペクトルである。FIG. 5 is a spectrum of the output voltage (upper diagram) and output phase (lower diagram) when the input voltage is fixed at 5 V and the frequency is swept from 0 to 250 kHz. 図6は、図5に対応する3Dプロット図で、(A)は振幅、(B)は位相を示してある。FIG. 6 is a 3D plot corresponding to FIG. 5, where (A) shows the amplitude and (B) shows the phase. 図7は、グリッド上に担持されたカーボンナノチューブ暗視野像である(スケール50μm)。FIG. 7 is a dark field image of carbon nanotubes supported on a grid (scale 50 μm).

本明細書において、『振動ダイポールモーメント』は、周囲の電磁場変化を発生する元になる分子などの内部での電気の偏りをいう。
『トンネル電子注入』は、分子などの中にトンネルバリアーの高さより低いエネルギーで電子を注入する手法をいう。
『電磁エネルギー散逸』は、分子などの内部エネルギーが電磁エネルギ−として失われる現象をいう。
In this specification, the “vibrating dipole moment” refers to an electric bias inside a molecule or the like that generates a change in the surrounding electromagnetic field.
“Tunnel electron injection” refers to a method of injecting electrons into molecules with energy lower than the height of the tunnel barrier.
“Electromagnetic energy dissipation” refers to a phenomenon in which internal energy such as molecules is lost as electromagnetic energy.

『励起伝送』は、分子などの内部エネルギーが高い状態がほかの分子に伝送する現象をいう。
『トンネル二重接合』は、中間電極を外部電極の間に挿入しトンネルバリアーが二重にできた構造をいう。
『局所環境』は、分子などの1ナノメートルほどの物体の周囲の電磁状態を表す物理状態をいう。
“Excitation transmission” refers to a phenomenon in which a state of high internal energy, such as a molecule, is transmitted to another molecule.
“Tunnel double junction” refers to a structure in which a tunnel barrier is doubled by inserting an intermediate electrode between external electrodes.
“Local environment” refers to a physical state representing an electromagnetic state around an object of about 1 nanometer such as a molecule.

『誘導体』は、元の分子の構造から操作によって構築される類似構造をいう。
『電磁場環境』は、注目する分子にとって周囲の電磁場の異同を示す物理量であり、これにより分子の励起の仕方が異なる。
『HOMO』は、分子の最高占有軌道をいう。
“Derivative” refers to a similar structure constructed by manipulation from the structure of the original molecule.
The “electromagnetic field environment” is a physical quantity that indicates the difference in the surrounding electromagnetic field for the molecule of interest, and the way in which the molecule is excited differs accordingly.
“HOMO” refers to the highest occupied orbit of a molecule.

『LUMO』は、分子の最低非占有軌道をいう。本発明の有機分子トランジスタは、HOMO−LUMOギャップの値で効率的に励起される。
『カオス』は、非線形性を持つ系において発現する複雑現象をいう。わずかな初期値の変化によって最終的な収束値がまったく異なるという特徴を持つ。
“LUMO” refers to the lowest unoccupied orbit of a molecule. The organic molecular transistor of the present invention is efficiently excited with the value of the HOMO-LUMO gap.
“Chaos” refers to a complex phenomenon that occurs in systems with nonlinearity. It has a feature that the final convergence value is completely different by a slight change in the initial value.

以下、図面を用いて本発明を説明する。
図1は本発明の一実施形態を示す有機分子トランジスタの構成図である。図において、グリッド10と格子状電極12との間に位置するカーボンナノチューブ20とCoumarin6分子22の分布状態と、制御するためのゲート電極14の配置状態を示している。ここでは、グリッド10と格子状電極12の間にカーボンナノチューブ20に担持されたCoumarin6分子22を不均一な状態に配列してある。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of an organic molecular transistor showing an embodiment of the present invention. In the figure, the distribution state of the carbon nanotubes 20 and the Coumarin 6 molecules 22 located between the grid 10 and the lattice electrode 12 and the arrangement state of the gate electrode 14 for control are shown. Here, the Coumarin 6 molecules 22 supported on the carbon nanotubes 20 are arranged in a non-uniform state between the grid 10 and the grid electrode 12.

グリッド10の寸法は、カーボンナノチューブ20を担持できれば特に制限はないが、通常グリッド10は厚さ10nmから10μm、ピッチ120nmから120μm、バーの幅50nmから50μm、穴の幅70nmから70μm、好ましくは、グリッド10は厚さ1μm、ピッチ12μm、バーの幅5μm、穴の幅7μmである。材質は導電性であれば特に問わないが、好ましくは銅製である。ここで、バーとはグリッドに形成された矩形の穴と穴との間に位置する仕切りを形成する部位である。   The dimensions of the grid 10 are not particularly limited as long as the carbon nanotubes 20 can be supported. Usually, the grid 10 has a thickness of 10 nm to 10 μm, a pitch of 120 nm to 120 μm, a bar width of 50 nm to 50 μm, a hole width of 70 nm to 70 μm, The grid 10 has a thickness of 1 μm, a pitch of 12 μm, a bar width of 5 μm, and a hole width of 7 μm. The material is not particularly limited as long as it is conductive, but is preferably made of copper. Here, the bar is a part that forms a partition located between the rectangular holes formed in the grid.

格子状電極12の寸法は、カーボンナノチューブ20を担持できれば特に制限はないが、通常格子状電極12は厚さ50nmから50μm、ピッチ500nmから500μm、バーの幅350nmから350μm、穴の幅150nmから1500μm、好ましくは、格子状電極12は厚さ50nm、ピッチ500nm、バーの幅350nm、穴の幅150nmである。材質は導電性であれば特に問わないが、好ましくは金製である。   The size of the grid electrode 12 is not particularly limited as long as the carbon nanotubes 20 can be supported, but the grid electrode 12 is usually 50 nm to 50 μm thick, 500 nm to 500 μm pitch, 350 nm to 350 μm bar width, and 150 nm to 1500 μm hole width. Preferably, the grid electrode 12 has a thickness of 50 nm, a pitch of 500 nm, a bar width of 350 nm, and a hole width of 150 nm. The material is not particularly limited as long as it is conductive, but is preferably made of gold.

ゲート電極14の大きさ及びCoumarin6分子22との距離は容量性結合をすれば特に制限はないが、通常大きさは直径1mmから10mm、Coumarin6分子22との距離は1μmから100mm、好ましくは大きさは直径1mm、Coumarin6分子22との距離は10mmである。   The size of the gate electrode 14 and the distance to the Coumarin 6 molecule 22 are not particularly limited as long as they are capacitively coupled. Is 1 mm in diameter and the distance from the Coumarin 6 molecule 22 is 10 mm.

カーボンナノチューブ20の長さに制限はないが、上記電極の穴の幅よりも長くなければ、電極に担持されないことの制限より、10μm以上であることが好ましい。
Coumarin6分子22と親水性官能基であるスルホン酸誘導体を取り付けたカーボンナノチューブ20を純水にいれ超音波を30分間印加することにより、両者をよく混合し、その後グリッド10上に滴下し、溶媒である水を蒸発させる。また、カーボンナノチューブ20に親水性官能基が取り付けてない場合には、Coumarin6分子22とカーボンナノチューブ20をエタノール中にいれ同様の操作を行うことで同様に試料を作製できる。両者の重量比は複雑性を発現できれば良いので問わないが、好ましくは1:1である。
通常カーボンナノチューブ20を分散させる溶媒としては、テトラヒドロフラン(THF)またはジメチルフォルムアミド(DMF)を用いるが、Coumarin6分子22もよく分散させる性質を持っていることが必要である。
Although there is no restriction | limiting in the length of the carbon nanotube 20, If it is not longer than the width | variety of the hole of the said electrode, it is preferable that it is 10 micrometers or more from the restriction | limiting that it is not carry | supported by an electrode.
The carbon nanotubes 20 to which the Coumarin 6 molecule 22 and the sulfonic acid derivative which is a hydrophilic functional group are attached are placed in pure water, and ultrasonic waves are applied for 30 minutes to mix them well. Evaporate some water. In addition, when a hydrophilic functional group is not attached to the carbon nanotube 20, a sample can be similarly prepared by placing the Coumarin 6 molecule 22 and the carbon nanotube 20 in ethanol and performing the same operation. The weight ratio of the two is not particularly limited as long as the complexity can be expressed, but is preferably 1: 1.
Usually, tetrahydrofuran (THF) or dimethylformamide (DMF) is used as a solvent in which the carbon nanotubes 20 are dispersed. However, the Coumarin 6 molecule 22 needs to have a property of being well dispersed.

以上の操作により、Coumarin6分子22がカーボンナノチューブ20間に担持されることにより、カーボンナノチューブ20をミクロ電極とし、Coumarin6分子22を中間電極とするトンネル二重接合を形成する。Coumarin6分子22とカーボンナノチューブ20により形成される試料の厚さは、トンネル二重接合を形成していれば良いので、最小はカーボンナノチューブ202本の間にCoumarin6分子22が担持されていれば良い。   As a result of the above operation, the Coumarin 6 molecule 22 is supported between the carbon nanotubes 20, thereby forming a tunnel double junction having the carbon nanotube 20 as a microelectrode and the Coumarin 6 molecule 22 as an intermediate electrode. Since the thickness of the sample formed by the Coumarin 6 molecules 22 and the carbon nanotubes 20 is only required to form a tunnel double junction, the minimum is that the Coumarin 6 molecules 22 are supported between 202 carbon nanotubes.

しかし、本トランジスタは、トンネル二重接合が各々の特性が異なるものが多数存在することにより、より適切に特性が発揮されるために、基本的には、トンネル二重接合がより多く存在する方が好ましい。一方、あまり多すぎると二つの電極間の電流が小さくなり、従って出力電圧が小さくなるために、本トランジスタでは、電極間の電流値が所定値、例えば30μAとなるように試料の厚さを調整してある。   However, since this transistor exhibits its characteristics more appropriately because there are many tunnel double junctions with different characteristics, basically, there are more tunnel double junctions. Is preferred. On the other hand, if the amount is too large, the current between the two electrodes becomes small, and thus the output voltage becomes small. In this transistor, the thickness of the sample is adjusted so that the current value between the electrodes becomes a predetermined value, for example, 30 μA. It is.

このように構成された装置において、等価回路図と有機分子トランジスタの全体としての特性を測定するシステムを説明する。図2は本発明の有機分子トランジスタの等価回路図である。図中、四角の中に×印の記号はトンネル接合30を示し、〇の中に↑の記号は定電流源32を示し、〇の中に波型の印は高周波駆動電源34を示している。黒丸印はCoumarin6分子22を示す。Coumarin6分子22の一個ごとにトンネル二重接合30が形成されている。ここでは、図示の簡略化のために、二つの並列なトンネル接合30を示しているが、実際の試料ではほぼ無数の並列回路となっている。ゲート電極14と容量性結合したCoumarin6分子22との間の静電容量をC1、で示した。一般にゲート電極14と各々のCoumarin6分子22との間の静電容量は全て異なるので、一般に静電容量をCと表す。 In the apparatus configured as described above, an equivalent circuit diagram and a system for measuring characteristics of the organic molecular transistor as a whole will be described. FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the organic molecular transistor of the present invention. In the figure, the symbol x indicates the tunnel junction 30, the symbol ↑ indicates the constant current source 32, and the wave symbol indicates the high-frequency drive power supply 34 in the circle. . Black circles indicate the Coumarin 6 molecule 22. A tunnel double junction 30 is formed for each of the Coumarin 6 molecules 22. Here, for simplification of illustration, two parallel tunnel junctions 30 are shown, but an actual sample has almost infinite parallel circuits. Capacitance between the gate electrode 14 and the capacitively coupled Coumarin 6 molecule 22 is indicated by C 1 and C 2 . Since generally the capacitance between the gate electrode 14 and each of Coumarin6 molecules 22 all different, generally represents the electrostatic capacitance and C n.

図3は、本発明の有機分子トランジスタの測定回路の構成図である。制御コンピュータ40により、定電流源32とロックインアンプ42に対する指示信号と測定信号とを管理している。ロックインアンプ42は、外部から与えられた高周波信号を参照信号として入力し、この参照信号と等しい周波数成分の検出を行なう。ロックインアンプでは、測定信号に含まれる各種の信号のうち、参照信号周波数と等しい成分のみが直流となり、LPFを通過できるものの、他の成分は周波数≠0Hzの交流信号に変換されるのでLPFで除去される。このようにして、ロックインアンプではノイズが除去された信号成分が抽出できるため、ノイズの大きな信号に用いて好適である。試料16は、Coumarin6分子22とカーボンナノチューブ20を含んで構成されるもので、適宜の溶媒を含んでいる。   FIG. 3 is a configuration diagram of a measurement circuit for an organic molecular transistor according to the present invention. The control computer 40 manages instruction signals and measurement signals for the constant current source 32 and the lock-in amplifier 42. The lock-in amplifier 42 receives a high-frequency signal given from the outside as a reference signal, and detects a frequency component equal to the reference signal. In the lock-in amplifier, among the various signals included in the measurement signal, only the component equal to the reference signal frequency becomes a direct current and can pass through the LPF, but the other components are converted into an alternating current signal with a frequency ≠ 0 Hz. Removed. In this way, the lock-in amplifier can extract a signal component from which noise has been removed, and thus is suitable for use in a signal having a large noise. The sample 16 is configured to include the Coumarin 6 molecule 22 and the carbon nanotube 20 and includes an appropriate solvent.

このように構成された測定システムにおいて、有機分子トランジスタの電気的特性の測定は次のように行われる。
まず、図1に示すように、グリッド10と格子状電極12の間の外側にゲード電極14を配置する。次に、図2に示すように、ゲード電極14にバイアス電圧を印加することにより、カーボンナノチューブ20をミクロな電極として各々のCoumarin6分子22にゲート電圧5Vを印加し制御する(この構造を複雑系有機分子トランジスタと称する)。
In the measurement system configured as described above, the electrical characteristics of the organic molecular transistor are measured as follows.
First, as shown in FIG. 1, the gate electrode 14 is disposed outside the grid 10 and the grid electrode 12. Next, as shown in FIG. 2, by applying a bias voltage to the gate electrode 14, the carbon nanotube 20 is used as a micro electrode and a gate voltage 5V is applied to each Coumarin 6 molecule 22 for control (this structure is complicated). Called organic molecular transistor).

次に、図3に示すような測定回路において、定電流源32を用いて、グリッド10と格子状電極12の間に0.25V、30μAの定電流を印加して、有機分子トランジスタを制御する。これによりCoumarin6分子22にトンネル電子を注入する。一方制御用ゲートバイアスとしてロックインアンプ42の高周波出力電圧(Amplitude V)をCoumarin6分子22に容量性結合してある。従って、本実施形態の有機分子トランジスタを用いたデバイスは定電流印加状態において、高周波のゲート電圧で制御する構造である。デバイスの一端から制御された出力電圧(Voltage magnitude R)及び位相(Voltage phase θ)を読み出す構造となっている。   Next, in the measurement circuit as shown in FIG. 3, a constant current source 32 is used to apply a constant current of 0.25 V and 30 μA between the grid 10 and the grid electrode 12 to control the organic molecular transistor. . As a result, tunnel electrons are injected into the Coumarin 6 molecule 22. On the other hand, the high frequency output voltage (Amplitude V) of the lock-in amplifier 42 is capacitively coupled to the Coumarin 6 molecule 22 as a control gate bias. Therefore, the device using the organic molecular transistor of this embodiment has a structure that is controlled by a high-frequency gate voltage in a constant current application state. The output voltage (Voltage magnitude R) and phase (Voltage phase θ) are read from one end of the device.

続いて、このような測定回路により測定された、Coumarin6分子及びカーボンナノチューブのマクロ電極間電流-電圧特性を説明する。
図4は、Coumarin6分子及びカーボンナノチューブのマクロ電極間電流-電圧特性である。図1に示すような、試料のグリッド10と格子状電極12間の電流電圧特性を測定すると、図4に示すように非線形特性を示した。また、図4は印加電圧を複数回印加した時の特性を記録したものであるが、各印加毎にわずかずつ異なる特性を示す。これは励起の仕方が印加毎に異なることを示す。
Next, the current-voltage characteristics between macroelectrodes of Coumarin 6 molecules and carbon nanotubes measured by such a measurement circuit will be described.
FIG. 4 is a current-voltage characteristic between macroelectrodes of the Coumarin 6 molecule and the carbon nanotube. When the current-voltage characteristics between the sample grid 10 and the grid electrode 12 as shown in FIG. 1 were measured, nonlinear characteristics were shown as shown in FIG. FIG. 4 shows the characteristics when the applied voltage is applied a plurality of times, and shows slightly different characteristics for each application. This indicates that the excitation method varies depending on the application.

次に、ロックインアンプ42の高周波印加電圧を5Vに固定し、周波数を0から250kHzまで掃引し、デバイス出力端において出力電圧及び位相の周波数依存性を測定した。図5は、入力電圧5V固定、周波数0−250kHz掃引した時の出力電圧(上図)と出力位相(下図)のスペクトルである。なお、全ての測定において、ロックインアンプ42の時定数を1秒、測定点数を2000点、各測定点の間隔を500m秒とした。図5上図に示すように、出力電圧は61,906Hzにおいて高い出力電圧を示した。この事実は、本デバイスにアボガドロ数オーダーほど挿入されているCoumarin6分子22が、各々の分子の周囲の電磁場環境が異るにもかかわらず、この周波数において同時応答をした(共振現象)ことを示す。なお、図5下図に示すようにこの周波数において、位相には大きな変化が見られなかった。   Next, the high-frequency applied voltage of the lock-in amplifier 42 was fixed to 5 V, the frequency was swept from 0 to 250 kHz, and the frequency dependence of the output voltage and phase was measured at the device output end. FIG. 5 is a spectrum of the output voltage (upper diagram) and output phase (lower diagram) when the input voltage is fixed at 5 V and the frequency is swept from 0 to 250 kHz. In all measurements, the time constant of the lock-in amplifier 42 was 1 second, the number of measurement points was 2000, and the interval between the measurement points was 500 milliseconds. As shown in the upper diagram of FIG. 5, the output voltage showed a high output voltage at 61,906 Hz. This fact indicates that the Coumarin 6 molecule 22 inserted into the device by several orders of Avogadro had a simultaneous response (resonance phenomenon) at this frequency even though the electromagnetic field environment around each molecule was different. . As shown in the lower diagram of FIG. 5, there was no significant change in the phase at this frequency.

続いて、ロックインアンプ42の印加電圧を5V、掃引周波数を共振周波数61,906Hzに固定し、出力電圧及び出力位相の時間変化を測定した。この測定を行う目的は、図5で得られた特性が掃引周波数を掃引した時のみに見られるものか、それとも周波数を固定した場合にも見られるかを明らかにするものである。測定結果によると、出力電圧は0(5.1x10−21) から4.5x10−5[V]の間で激しく振動した。また出力位相も激しく-π(−180°)と+π(180°)の間で振動した。位相の振動は出力電圧が小さい時に頻繁に見られる現象である。なお出力電圧が1.5x10−5[V]程度の大きさの時には、位相はおよそθ=90°(π/2)の比較的安定した値を示した。 Subsequently, the applied voltage of the lock-in amplifier 42 was fixed to 5 V, the sweep frequency was fixed to the resonance frequency 61,906 Hz, and the time change of the output voltage and the output phase was measured. The purpose of performing this measurement is to clarify whether the characteristic obtained in FIG. 5 is seen only when the sweep frequency is swept, or whether the characteristic is seen when the frequency is fixed. According to the measurement result, the output voltage vibrated violently between 0 (5.1 × 10 −21 ) and 4.5 × 10 −5 [V]. The output phase violently oscillated between −π (−180 °) and + π (180 °). Phase oscillation is a phenomenon frequently seen when the output voltage is small. When the output voltage was about 1.5 × 10 −5 [V], the phase showed a relatively stable value of about θ = 90 ° (π / 2).

次に、掃引周波数を共振周波数61,906Hzに固定し、印加電圧を0から5[V]の間で掃引し、出力電圧と出力位相の依存性を測定した。この測定を行う目的は、図5で得られた特性が周波数を掃引した時のみに見られるものか、それとも印加電圧を掃引した場合にも見られるかを明らかにするものである。すると、測定時間の経過と共に、出力電圧はほぼ単調増加を示し、下図に示すように出力電圧が小さい間(およそ1.2[V]までの間)は、位相が激しく振動するが、その後はおよそθ=90°(π/2)で安定した値を示した。ここでも出力電圧が小さい間の位相不安定性が現れた。   Next, the sweep frequency was fixed at a resonance frequency of 61,906 Hz, the applied voltage was swept between 0 and 5 [V], and the dependence of the output voltage and the output phase was measured. The purpose of this measurement is to clarify whether the characteristic obtained in FIG. 5 is seen only when the frequency is swept or whether the characteristic is also seen when the applied voltage is swept. Then, as the measurement time elapses, the output voltage almost monotonously increases, and the phase vibrates violently while the output voltage is small (up to about 1.2 [V]) as shown in the figure below. A stable value was exhibited at approximately θ = 90 ° (π / 2). Again, phase instability was observed while the output voltage was small.

次に、高周波印加電圧を5Vに固定し、周波数を0から250kHzまで掃引し、デバイス出力端において出力電圧及び位相の周波数依存性を測定した。すると、出力電圧は59,530Hzにおいて高い出力電圧を示した。図5の測定と同じセットアップを用いたにもかかわらず、共振周波数は僅かに異なる。
次に、印加電圧を5Vに固定し、掃引周波数を共振周波数59,530Hzに固定し、出力電圧及び出力位相の時間変化を測定した。ここでは、出力電圧及び位相ともに、ある所定時間が経過するまでは振動したが、当該所定時間以降は収束した。
Next, the high frequency applied voltage was fixed to 5 V, the frequency was swept from 0 to 250 kHz, and the frequency dependence of the output voltage and phase was measured at the device output end. Then, the output voltage showed a high output voltage at 59,530 Hz. Despite using the same setup as the measurement of FIG. 5, the resonant frequencies are slightly different.
Next, the applied voltage was fixed at 5 V, the sweep frequency was fixed at a resonance frequency of 59,530 Hz, and the time change of the output voltage and output phase was measured. Here, both the output voltage and the phase oscillate until a predetermined time elapses, but converge after the predetermined time.

次に、掃引周波数を共振周波数250,000Hz(ロックインアンプ42の最高掃引周波数)に固定し、印加電圧を0から5[V]の間で掃引し、出力電圧と出力位相の依存性を測定した。その結果出力電圧は短調に増加した。また出力電圧が小さな範囲では、出力位相も激しく-πと+πの間で振動した。位相の振動は出力電圧が小さい時に頻繁に見られる現象である。
次に、高周波印加電圧を5Vに固定し周波数を0から250kHzまで掃引し、デバイス出力端において出力電圧及び位相の周波数依存性を測定した。すると、出力電圧は第1の共振周波数33,892Hz及び第2の共振周波数79,164Hzにおいて高い出力電圧を示した。図5の測定と同じセットアップを用いたにもかかわらず、共振周波数は大きく異なる。
Next, the sweep frequency was fixed to 250,000 Hz (the maximum sweep frequency of the lock-in amplifier 42), the applied voltage was swept between 0 and 5 [V], and the dependence of the output voltage and the output phase was measured. . As a result, the output voltage increased slightly. When the output voltage is small, the output phase violently oscillates between -π and + π. Phase oscillation is a phenomenon frequently seen when the output voltage is small.
Next, the high frequency applied voltage was fixed to 5 V, the frequency was swept from 0 to 250 kHz, and the frequency dependence of the output voltage and phase was measured at the device output end. Then, the output voltage showed a high output voltage at the first resonance frequency of 33,892 Hz and the second resonance frequency of 79,164 Hz. Despite using the same setup as the measurement of FIG. 5, the resonant frequencies are very different.

次に、印加電圧を5V、掃引周波数を第1の共振周波数33,892Hzに固定し、出力電圧及び出力位相の時間変化を測定した。ここでは第1の所定時間経過後から第2の所定時間経過迄の間で、比較的出力電圧及び位相ともに振動する。このとき制御コンピュータ40の制御プログラムでは『周波数を掃引する』と設定した。   Next, the applied voltage was fixed at 5 V, the sweep frequency was fixed at the first resonance frequency of 33,892 Hz, and the time variation of the output voltage and output phase was measured. In this case, both the output voltage and the phase oscillate relatively between the first predetermined time and the second predetermined time. At this time, the control program of the control computer 40 is set to “sweep frequency”.

次に、印加電圧を5V、掃引周波数を第1の共振周波数33,892Hzに固定し、出力電圧及び出力位相の時間変化を測定した。ここでは測定時間の概ね全てに渡り振動傾向が見られた。このとき制御コンピュータ40の制御プログラムでは『印加電圧を掃引する』と設定した。このように実質は印加電圧も周波数も変化しないように測定開始及び終了時に同じ値に設定しているが、印加電圧掃引及び周波数掃引で結果に違いが見られた原因については明らかになっていない。   Next, the applied voltage was fixed at 5 V, the sweep frequency was fixed at the first resonance frequency of 33,892 Hz, and the time variation of the output voltage and output phase was measured. Here, a vibration tendency was observed over almost the entire measurement time. At this time, the control program of the control computer 40 is set to “sweep applied voltage”. In this way, the same value is set at the start and end of measurement so that the applied voltage and frequency do not change substantially, but the cause of the difference between the applied voltage sweep and the frequency sweep is not clarified. .

次に、印加電圧を5V、掃引周波数を非共振周波数30,892Hzに固定し、出力電圧及び出力位相の時間変化を測定した。この時は第3の所定時間において出力電圧の急激な増加及び位相の収れんが見られた。このとき制御コンピュータ40の制御プログラムでは『周波数を掃引する』と設定した。   Next, the applied voltage was fixed at 5 V, the sweep frequency was fixed at a non-resonant frequency of 30,892 Hz, and the time change of the output voltage and the output phase was measured. At this time, a sudden increase in output voltage and phase convergence were observed in the third predetermined time. At this time, the control program of the control computer 40 is set to “sweep frequency”.

次に、印加電圧を5V、掃引周波数を上述の測定条件で2個の共振周波数が得られた事例における、第2の共振周波数79,164Hzに固定し、出力電圧及び出力位相の時間変化を測定した。この時も概ね測定時間の範囲内で振動が見られた。このとき制御コンピュータ40の制御プログラムでは『周波数を掃引する』と設定した。   Next, in the case where the applied voltage was 5 V and the sweep frequency was 2 resonance frequencies under the above-described measurement conditions, the second resonance frequency was fixed at 79,164 Hz, and the time variation of the output voltage and output phase was measured. . At this time as well, vibration was observed within the measurement time range. At this time, the control program of the control computer 40 is set to “sweep frequency”.

次に、印加電圧を5V、掃引周波数を第2の共振周波数79,164Hzに固定し、出力電圧及び出力位相の時間変化を測定した。この時は第4の所定時間経過後から第5の所定時間経過迄の間で激しく振動したが、この範囲を除けば概ね上述の『周波数を掃引する』モードの測定結果と同じである。このとき制御コンピュータ40の制御プログラムでは『印加電圧を掃引する』と設定した。
以上の測定において出力電圧は10−5[V]のオーダーであり、十分にノイズレベルよりも高く、その測定における差は有意な結果である。
Next, the applied voltage was fixed at 5 V and the sweep frequency was fixed at the second resonance frequency of 79,164 Hz, and the time change of the output voltage and output phase was measured. At this time, it vibrated vigorously between the elapse of the fourth predetermined time and the elapse of the fifth predetermined time. However, except for this range, the measurement result in the above-described “sweep frequency” mode is almost the same. At this time, the control program of the control computer 40 is set to “sweep applied voltage”.
In the above measurement, the output voltage is on the order of 10 −5 [V], which is sufficiently higher than the noise level, and the difference in the measurement is a significant result.

次に、以上で示した測定結果がノイズであるか数学的な構造が見られるかを解析した。図6は、図5に対応する3Dプロット図で、(A)は振幅、(B)は位相を示してある。ここで、3Dプロットは、すべての測定点(n, n+1,n+2)を(x,y,z)3次元で表示している。なお各点表示は(n,n+1,n+2)、(n+1,n+2,n+3)、…の方法で行った。測定点集合構造の全体像を示し、またできるだけ細部が明らかになるように各々スケールを変えて表示してあり、3軸の長さによって倍率はおおよそ比較可能である。軸の長さが長いほど拡大率が大きい。また、各点の濃度は次のように表示の区別をしてある。濃い表示は測定の開始当初、淡い表示は測定の終了に近い場合である。これにより、3Dプロットからおおよその時間発展も読み取ることができる。   Next, it was analyzed whether the measurement results shown above were noise or a mathematical structure could be seen. FIG. 6 is a 3D plot corresponding to FIG. 5, where (A) shows the amplitude and (B) shows the phase. Here, the 3D plot displays all measurement points (n, n + 1, n + 2) in three dimensions (x, y, z). Each point was displayed by the method of (n, n + 1, n + 2), (n + 1, n + 2, n + 3),. An overall view of the measurement point set structure is shown, and each scale is changed so that details are as clear as possible. The magnifications can be roughly compared by the lengths of the three axes. The longer the shaft length, the greater the magnification. Further, the density of each point is distinguished as follows. The dark display is the beginning of measurement, and the light display is close to the end of measurement. Thereby, an approximate time evolution can also be read from the 3D plot.

また、この3Dプロットによれば、掃引電圧及び周波数を固定した場合のほうが、周波数掃引及び電圧掃引に比べて、3Dプロットに明確な構造が現れている。
他方で、数学的には、データがノイズであれば、3Dプロットには何の構造も現れない。従って、上記の結果は、構造を示すプロットはデータがノイズではないことを示す。これらの構造の起因するものは次のように考えることができる。
Further, according to the 3D plot, a clear structure appears in the 3D plot when the sweep voltage and the frequency are fixed as compared with the frequency sweep and the voltage sweep.
On the other hand, mathematically, if the data is noise, no structure appears in the 3D plot. Thus, the above results indicate that the plot showing the structure is not noise. The cause of these structures can be considered as follows.

即ち、上記の3次元プロットの分布に対しては、分子の電磁場環境により分子励起の仕方が変化するという原理が存在する。そこで、分子の励起状態は、カーボンナノチューブ20に担持されたCoumarin6分子22の担持され方及びカーボンナノチューブ20の空間での分布の仕方によって異なる。したがって、カーボンナノチューブ20及びCoumarin6分子22の試料の作製方法により、すべて異なる励起分布となる。このように多数の分子を用いてデバイスを作製したときに、個々の分子の励起は全て異なっている。しかしデバイス全体としてその特性を見たときに、個々の分子の励起の異なる状態は単なるランダムな状態ではない。
このように、出力電圧及び位相点(n, n+1, n+2)各々を3次元プロットし可視化することにより、出力がゲート電極で制御されているが確認された。
That is, for the distribution of the above three-dimensional plot, there is a principle that the way of molecular excitation changes depending on the electromagnetic field environment of the molecule. Therefore, the excited state of the molecule differs depending on how the Coumarin 6 molecule 22 supported on the carbon nanotube 20 is supported and how the carbon nanotube 20 is distributed in the space. Accordingly, the excitation distributions are all different depending on the method for preparing the carbon nanotube 20 and the Coumarin 6 molecule 22 sample. When a device is fabricated using such a large number of molecules, the excitation of individual molecules is all different. However, when looking at the properties of the device as a whole, the different states of excitation of individual molecules are not just random states.
Thus, it was confirmed that the output was controlled by the gate electrode by three-dimensional plotting and visualizing each of the output voltage and the phase point (n, n + 1, n + 2).

そこで、上記の実施例で示した励起分布と同じ分布を示すものは他に一つとしてなく、各々の分子がきわめてユニークな励起パターンを持つデバイスとなる。各分子が異なる状態にあることをカーボンナノチューブ20の分布の多様さを例として示す。   Therefore, there is no other one that shows the same distribution as the excitation distribution shown in the above embodiment, and each molecule has a very unique excitation pattern. The variety of distribution of the carbon nanotube 20 is shown as an example that each molecule is in a different state.

図7は、グリッド上に担持されたカーボンナノチューブ暗視野像である(スケール50μm)。図7において、カーボンナノチューブ20の空間での分布の仕方が不均一な様子を、電子顕微鏡写真を用いて示される。
この図からわかるようにミクロなレベルにおいてカーボンナノチューブ20は場所ごとにすべて異なる分布をしていることが明らかである。これが電磁場環境の変化をもたらす原因となっている。なお、電子顕微鏡では分解能などの理由からCoumarin6分子22は映像としては示されていないが、これらカーボンナノチューブ20にCoumarin6分子22が担持されていることは、別途レーザー励起による発光で確認している。
FIG. 7 is a dark field image of carbon nanotubes supported on a grid (scale 50 μm). In FIG. 7, the manner of non-uniform distribution of the carbon nanotubes 20 in the space is shown using an electron micrograph.
As can be seen from this figure, it is clear that the carbon nanotubes 20 have different distributions at different locations at the micro level. This causes changes in the electromagnetic field environment. In the electron microscope, the Coumarin 6 molecule 22 is not shown as an image for reasons such as resolution, but it has been confirmed by light emission by laser excitation that the Carbonine 6 molecule 22 is supported on these carbon nanotubes 20.

以上説明したように、本発明の有機分子トランジスタによれば、多数有機分子を用いて電子機器に用いられる各種の電子部品に利用することが可能である。すなわち、各々の分子は各々の電磁場環境により励起されるために、個々の分子の励起を外部から制御することは不可能である。しかし、デバイス総体としてみた時、分子の総和として外部制御信号に応答するならば、マクロな制御が可能となる。   As described above, according to the organic molecular transistor of the present invention, it can be used for various electronic components used in electronic devices using a large number of organic molecules. That is, since each molecule is excited by each electromagnetic field environment, it is impossible to control the excitation of individual molecules from the outside. However, when viewed as a total device, if it responds to an external control signal as the sum of molecules, macro control is possible.

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、当業者によれば下記に説明するような各種の変形実施例が可能である。
(i) 格子状電極の下に保持する電子励起性材料は、Coumarin6、ポルフィリン分子及びその誘導体も含め有機分子とは限らず導電性材料も可能である。材料が電子励起されるものであれば普遍的に本技術が適用可能である。
(ii) カーボンナノチューブも、本発明の実施例で用いたスルホン酸誘導体を取り付けたものに限らず、分子と適切に結合するものであればほかの官能基がついたカーボンナノチューブでも同様に機能する。
(iii) 格子状電極は本発明の実施例に示したサイズに限らない。格子のピッチがカーボンナノチューブの長さ以下であればよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications as described below are possible by those skilled in the art.
(I) The electron-excitable material held under the lattice electrode is not limited to organic molecules including Coumarin 6, porphyrin molecules and derivatives thereof, and may be conductive materials. The present technology is universally applicable if the material is electronically excited.
(Ii) The carbon nanotubes are not limited to those attached with the sulfonic acid derivatives used in the examples of the present invention, and carbon nanotubes with other functional groups function in the same manner as long as they appropriately bond to molecules. .
(Iii) The grid electrode is not limited to the size shown in the embodiments of the present invention. It is sufficient that the pitch of the lattice is equal to or less than the length of the carbon nanotube.

(iv) グリッドも開口部の存在するものであれば、上記(iii)の条件を満たせば同様に機能する。また酸化インジウムすずの基板であっても電気伝導度があるので同様に機能する。
(v) 格子状電極とグリッドの間に印加する電圧電流は0.25V, 30μAに限定されるものではなく、適宜の値を選択できる。
(vi) ゲート電圧は電子励起性材料(Coumarin6分子)のHOMO-LUMOギャップの値(およそ4V)以上であれば電圧は限定されない。
(Iv) If the grid also has an opening, the grid functions similarly if the condition (iii) is satisfied. Even a substrate made of indium tin oxide functions similarly because of its electrical conductivity.
(V) The voltage / current applied between the grid electrode and the grid is not limited to 0.25 V, 30 μA, and an appropriate value can be selected.
(Vi) The voltage is not limited as long as the gate voltage is equal to or greater than the HOMO-LUMO gap value (approximately 4 V) of the electron-excitable material (Coumarin 6 molecule).

(vii) 測定結果の解析において3次元プロットの分布の場合を示したが、4以上の多次元プロットの分布表示でもよい。多次元表示する次元は、視覚的には3次元までしか人間は追随できないが、数学的には一般にn次元、nは4以上の任意の数が可能である。
(viii) 測定結果の解析において3次元プロットの分布において、各点表示は(n,n+1,n+2)、(n+1,n+2,n+3) 、…の方法に限定されるものではなく、 (n,n+1,n+2)、(n+2,n+3,n+4)、…など他に数学的構造が明らかになる方法を取りうる。
(Vii) In the analysis of the measurement result, the case of the distribution of the three-dimensional plot is shown, but the distribution display of four or more multi-dimensional plots may be used. Although human beings can visually follow only three dimensions for multidimensional display, mathematically, in general, n dimensions are possible, and n can be an arbitrary number of 4 or more.
(Viii) In the analysis of the measurement result, in the distribution of the three-dimensional plot, each point display is limited to the methods of (n, n + 1, n + 2), (n + 1, n + 2, n + 3),. In addition, (n, n + 1, n + 2), (n + 2, n + 3, n + 4), etc. can be used to make the mathematical structure clear.

本願発明の有機分子トランジスタによれば、多数の有機分子を用いて製造されると共に、電子機器に用いられる各種の電子部品に利用することが可能である。   According to the organic molecular transistor of the present invention, it is manufactured using a large number of organic molecules and can be used for various electronic components used in electronic equipment.

10 グリッド
12 格子状電極
14 ゲート電極
16 試料
20 カーボンナノチューブ
22 Coumarin6分子(電子励起性材料)
30 トンネル二重接合
32 定電流源
34 高周波駆動電源
40 制御コンピュータ
42 ロックインアンプ
10 Grid 12 Grid electrode 14 Gate electrode 16 Sample 20 Carbon nanotube 22 Coumarin 6 molecule (electron-excitable material)
30 Tunnel double junction 32 Constant current source 34 High frequency drive power supply 40 Control computer 42 Lock-in amplifier

Claims (5)

カーボンナノチューブが担持できる開口部を有するグリッドと、
前記グリッドと対向して設けられる格子状電極と、
前記グリッドと前記格子状電極との間に形成された平行空間に位置すると共に、前記グリッドと前記格子状電極に形成された開口部よりも長い長さを有する前記カーボンナノチューブと、
当該カーボンナノチューブの集合体に形成された隙間に保持される電子励起性材料と、
前記平行空間と近接すると共に、前記電子励起性材料と容量結合する状態で位置するゲート電極とを備え、
前記カーボンナノチューブと前記電子励起性材料は分子配置制御されていない状態で配置されることを特徴とする有機分子トランジスタ。
A grid having openings capable of supporting carbon nanotubes;
A grid electrode provided opposite to the grid;
The carbon nanotubes located in a parallel space formed between the grid and the grid electrode and having a length longer than the opening formed in the grid and the grid electrode;
An electron-excitable material held in a gap formed in the aggregate of the carbon nanotubes;
A gate electrode located close to the parallel space and capacitively coupled to the electron excitable material;
An organic molecular transistor, wherein the carbon nanotube and the electron-excitable material are arranged in a state where molecular arrangement is not controlled.
前記カーボンナノチューブには親水性官能基が取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の有機分子トランジスタ。   The organic molecular transistor according to claim 1, wherein a hydrophilic functional group is attached to the carbon nanotube. 前記電子励起性材料は、Coumarin6、ポルフィリン分子及びその誘導体、電子励起性を有する導電性材料の何れか1種類又はこれらの2以上の組合せを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の有機分子トランジスタ。   3. The electron-excitable material includes any one of Coumarin 6, porphyrin molecules and derivatives thereof, and a conductive material having electron-excitability, or a combination of two or more thereof. Organic molecular transistor. 前記ゲート電極は、前記グリッドと前記格子状電極によって遮られない角度で、前記平行空間の厚み方向と対向することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の有機分子トランジスタ。   4. The organic molecular transistor according to claim 1, wherein the gate electrode is opposed to the thickness direction of the parallel space at an angle that is not blocked by the grid and the grid electrode. 5. 前記ゲート電極には、ゲート電圧として前記電子励起性材料のHOMO-LUMOギャップ電圧よりも高い電圧が供給されると共に、前記電子励起性材料との容量結合に起因する共振周波数のスイッチング制御信号が送られることで、スイッチング動作を行うことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の有機分子トランジスタ。

A voltage higher than the HOMO-LUMO gap voltage of the electron excitable material is supplied to the gate electrode as a gate voltage, and a switching control signal having a resonance frequency due to capacitive coupling with the electron excitable material is sent to the gate electrode. The organic molecular transistor according to claim 1, wherein a switching operation is performed.

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