JP7360161B2 - Laminated body, method for manufacturing the laminated body, and device provided with the laminated body - Google Patents

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Description

本開示は、カーボンナノチューブ層を含む積層体に関する。 The present disclosure relates to a laminate including carbon nanotube layers.

近年、カーボンナノチューブの半導体特性を利用した薄膜トランジスタの開発が進められている。例えば、シリコン基板の熱酸化膜の表面にアミノ基を修飾しておき、そのアミノ基にカーボンナノチューブを吸着させることで、トランジスタのチャネル層として機能する薄膜状のカーボンナノチューブ層が形成される。 In recent years, development of thin film transistors that utilize the semiconductor properties of carbon nanotubes has been progressing. For example, by modifying the surface of a thermally oxidized film of a silicon substrate with amino groups and adsorbing carbon nanotubes to the amino groups, a thin carbon nanotube layer that functions as a channel layer of a transistor is formed.

特開2018-168018号公報JP 2018-168018 Publication

ウェアラブルデバイスなどへの応用を考えると、プラスチック基板の表面にカーボンナノチューブを固定して薄膜トランジスタを形成できることが好ましい。しかしながら、酸化処理ができないプラスチック基板を用いる場合、酸化膜にシランカップリング剤などを反応させて修飾基を形成することができない。 When considering applications to wearable devices and the like, it is preferable to form a thin film transistor by fixing carbon nanotubes to the surface of a plastic substrate. However, when using a plastic substrate that cannot be oxidized, it is not possible to form a modifying group by reacting a silane coupling agent or the like with the oxide film.

本開示はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その例示的な目的の一つは、カーボンナノチューブ層を含む積層体を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of these problems, and one exemplary objective thereof is to provide a laminate including a carbon nanotube layer.

本開示のある態様の積層体は、基板上に設けられる樹脂層と、樹脂層上に設けられるカーボンナノチューブ層と、を備える。樹脂層は、カーボンナノチューブを吸着する吸着基と、架橋部位とを側鎖に有するポリマーを含む。 A laminate according to an embodiment of the present disclosure includes a resin layer provided on a substrate and a carbon nanotube layer provided on the resin layer. The resin layer includes a polymer having adsorption groups that adsorb carbon nanotubes and crosslinking sites in side chains.

本開示の別の態様は、積層体の製造方法である。この方法は、カーボンナノチューブを吸着する吸着基と、架橋基とを側鎖に有するポリマーを基板上に塗布する工程と、ポリマーの吸着基と架橋基を反応させて結合させる、または、ポリマーが側鎖に有する別の架橋基と架橋基を反応させて結合させることにより、架橋部位を有するポリマーを含む樹脂層を基板上に形成する工程と、樹脂層上にカーボンナノチューブ層を形成する工程と、を備える。 Another aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a laminate. This method involves the steps of coating a substrate with a polymer that has an adsorption group that adsorbs carbon nanotubes and a crosslinking group in its side chain, and then reacting and bonding the adsorption group and crosslinking group of the polymer, or A step of forming a resin layer containing a polymer having a crosslinking site on the substrate by reacting and bonding the crosslinking group with another crosslinking group that the chain has, and a step of forming a carbon nanotube layer on the resin layer. Equipped with.

本開示のさらに別の態様は、デバイスである。このデバイスは、ある態様の積層体と、積層体のカーボンナノチューブ層上に設けられる電極と、を備える。 Yet another aspect of the disclosure is a device. This device includes a laminate of a certain embodiment and an electrode provided on the carbon nanotube layer of the laminate.

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本開示の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本開示の態様として有効である。 Note that any combination of the above components, and mutual substitution of the components and expressions of the present disclosure among methods, systems, etc., are also effective as aspects of the present disclosure.

本開示によれば、カーボンナノチューブ層を含む積層体を提供できる。 According to the present disclosure, a laminate including carbon nanotube layers can be provided.

実施の形態に係る積層体の構造を概略的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a laminate according to an embodiment. 樹脂層のポリマーの架橋反応を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the crosslinking reaction of the polymer of a resin layer. 実施の形態に係る積層体の製造方法の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the manufacturing method of the layered product concerning an embodiment. カーボンナノチューブ層のAFM画像である。This is an AFM image of a carbon nanotube layer. 樹脂層およびカーボンナノチューブ層の厚さの分布を示すグラフである。2 is a graph showing the thickness distribution of a resin layer and a carbon nanotube layer. 実施の形態に係るトランジスタの構造を概略的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a transistor according to an embodiment. トランジスタの動作特性を示すグラフである。3 is a graph showing operating characteristics of a transistor.

まず、本開示の概要を説明する。本開示は、基板上にカーボンナノチューブの薄膜(カーボンナノチューブ層)を形成する方法に関する。本開示では、特にトランジスタのチャネル層に適用可能な半導体型のカーボンナノチューブ層の形成を目的とする。従来の課題として、チャネル層を構成するカーボンナノチューブが束状に凝集して厚さ方向に重なる(バンドル化する)と、トランジスタのオンオフ比が低下する現象が知られている。したがって、チャネル層として用いるカーボンナノチューブ層は、複数本のカーボンナノチューブがバンドル化しないように構成されることが好ましく、可能な限り厚さが小さいことが好ましい。 First, an overview of the present disclosure will be explained. The present disclosure relates to a method of forming a thin film of carbon nanotubes (carbon nanotube layer) on a substrate. The present disclosure particularly aims at forming a semiconducting carbon nanotube layer that is applicable to a channel layer of a transistor. As a conventional problem, it is known that when carbon nanotubes constituting a channel layer aggregate into bundles and overlap in the thickness direction (bundling), the on-off ratio of a transistor decreases. Therefore, the carbon nanotube layer used as the channel layer is preferably configured so that a plurality of carbon nanotubes are not bundled, and preferably has a thickness as small as possible.

厚みの小さいカーボンナノチューブ層を形成する方法として、基板表面にカーボンナノチューブを吸着するアミノ基などの吸着基を形成しておき、吸着基によりカーボンナノチューブを基板表面に固定する方法が提案されている。吸着基を形成する方法として、シリコン基板などの表面を酸化させ、酸化膜にシランカップリング剤などを反応させて吸着基を形成する手法がある。しかしながら、この手法は、酸化処理ができないプラスチック基板などには適用することができない。ウェアラブルデバイスなどへの応用を考えると、プラスチック基板の表面にカーボンナノチューブを固定して薄膜トランジスタを形成できることが好ましい。 As a method for forming a thin carbon nanotube layer, a method has been proposed in which an adsorption group such as an amino group that adsorbs carbon nanotubes is formed on the substrate surface, and the carbon nanotubes are fixed to the substrate surface by the adsorption group. As a method for forming adsorption groups, there is a method of oxidizing the surface of a silicon substrate or the like and reacting a silane coupling agent or the like with the oxide film to form adsorption groups. However, this method cannot be applied to plastic substrates that cannot be subjected to oxidation treatment. When considering applications to wearable devices and the like, it is preferable to form a thin film transistor by fixing carbon nanotubes to the surface of a plastic substrate.

そこで、本開示では、酸化処理を用いずに基板表面にカーボンナノチューブを固定する方法を提案する。具体的には、カーボンナノチューブを吸着する吸着基を有するポリマーを含む樹脂層を基板表面に形成し、樹脂層の吸着基を用いてカーボンナノチューブを固定する。さらに、樹脂層を構成するポリマー間を架橋させることで、樹脂層の変形や剥離を防止し、樹脂層上に形成されるカーボンナノチューブ層が安定的に固定されるようにする。 Therefore, the present disclosure proposes a method for fixing carbon nanotubes on a substrate surface without using oxidation treatment. Specifically, a resin layer containing a polymer having an adsorption group that adsorbs carbon nanotubes is formed on the substrate surface, and the carbon nanotubes are fixed using the adsorption groups of the resin layer. Furthermore, by crosslinking the polymers constituting the resin layer, deformation and peeling of the resin layer are prevented, and the carbon nanotube layer formed on the resin layer is stably fixed.

以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための形態について詳細に説明する。なお、説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。 Hereinafter, embodiments for implementing the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in the description, the same elements are given the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate.

図1は、実施の形態に係る積層体10の構造を概略的に示す図である。積層体10は、基板12と、樹脂層14と、カーボンナノチューブ層16とを備える。 FIG. 1 is a diagram schematically showing the structure of a laminate 10 according to an embodiment. The laminate 10 includes a substrate 12, a resin layer 14, and a carbon nanotube layer 16.

基板12は、任意の無機材料や有機材料で構成される。基板12の一例は、プラスチック基板である。基板12は、容易に変形しないリジッド基板であってもよいし、可撓性や伸縮性を有するフレキシブル基板であってもよい。 The substrate 12 is made of any inorganic or organic material. An example of the substrate 12 is a plastic substrate. The substrate 12 may be a rigid substrate that does not easily deform, or may be a flexible substrate that is flexible or stretchable.

樹脂層14は、基板12の上に設けられる。樹脂層14は、カーボンナノチューブ層16を構成するカーボンナノチューブを吸着し、基板12にカーボンナノチューブ層16を固定する機能を有する。樹脂層14は、カーボンナノチューブを吸着する性質のある吸着基を側鎖に有するポリマーで構成される。吸着基の一例は、窒素原子を含む官能基であり、例えば、アミノ基(-NH、-NHRまたは-NRR)、シアノ基(-CN)、イミノ基(-C=NHまたは-C=NR)である。なお、カーボンナノチューブを吸着しうる他の官能基を用いてもよく、カーボンナノチューブのπ電子と相互作用する芳香族性の官能基を用いてもよい。 The resin layer 14 is provided on the substrate 12. The resin layer 14 has a function of adsorbing carbon nanotubes constituting the carbon nanotube layer 16 and fixing the carbon nanotube layer 16 to the substrate 12. The resin layer 14 is made of a polymer having adsorption groups in side chains that have the property of adsorbing carbon nanotubes. An example of an adsorption group is a functional group containing a nitrogen atom, such as an amino group (-NH 2 , -NHR or -NRR), a cyano group (-CN), an imino group (-C=NH or -C=NR ). Note that other functional groups capable of adsorbing carbon nanotubes may be used, or aromatic functional groups that interact with π electrons of carbon nanotubes may be used.

樹脂層14を構成するポリマー間は、互いに架橋されており、例えば共有結合性の架橋部位を有する。樹脂層14を架橋されたポリマーで構成することで、樹脂層14の耐久性を高め、樹脂層14の変形や剥離を防止できる。樹脂層14を構成するポリマーは、ポリマー間を架橋するための架橋基を側鎖に有する。ポリマーが有する架橋基は、ポリマーが有する吸着基と反応して架橋するよう構成されてもよい。ポリマーが有する架橋基は、架橋剤と反応して架橋するよう構成されてもよい。また、ポリマーは、第1種類の架橋基および第2種類の架橋基を有し、第1種類の架橋基と第2種類の架橋基が反応して架橋するよう構成されてもよい。 The polymers constituting the resin layer 14 are crosslinked with each other, and have covalent crosslinking sites, for example. By forming the resin layer 14 with a crosslinked polymer, the durability of the resin layer 14 can be increased and deformation and peeling of the resin layer 14 can be prevented. The polymer constituting the resin layer 14 has a crosslinking group in a side chain for crosslinking between polymers. The crosslinking group that the polymer has may be configured to crosslink by reacting with the adsorption group that the polymer has. The crosslinking group that the polymer has may be configured to react with a crosslinking agent and crosslink. Further, the polymer may have a first type of crosslinking group and a second type of crosslinking group, and may be configured such that the first type of crosslinking group and the second type of crosslinking group react and crosslink.

樹脂層14を構成するポリマーの一例として、下記化学式(1)で表される「部分メトキシカルボニル化ポリアリルアミン」を用いることができる。

Figure 0007360161000001
化学式(1)で表されるポリマーは、ポリアリルアミンの一部のアミノ基をメトキシカルカルボニル化することで得られ、吸着基としてアミノ基を有し、架橋基としてメトキシカルボニル基を有する。 As an example of the polymer constituting the resin layer 14, "partially methoxycarbonylated polyallylamine" represented by the following chemical formula (1) can be used.
Figure 0007360161000001
The polymer represented by the chemical formula (1) is obtained by methoxycarbonylating some amino groups of polyallylamine, and has an amino group as an adsorption group and a methoxycarbonyl group as a crosslinking group.

図2は、樹脂層14のポリマーの架橋反応を模式的に示す図であり、化学式(1)で表される二つのポリマー間の架橋反応を示している。図示されるように、アミノ基とメトキシカルボニル基が反応してメタノールが脱離し、ウレイレン結合(-NHCONH-)によりポリマー間が架橋される。なお、樹脂層14を構成するポリマーの全ての吸着基および架橋基が反応して架橋する必要はなく、一部の吸着基および架橋基のみが架橋反応をしてもよい。その結果、架橋反応後の樹脂層14には、吸着基(アミノ基)が残留した状態となる。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the crosslinking reaction of the polymer of the resin layer 14, and shows the crosslinking reaction between two polymers represented by the chemical formula (1). As shown in the figure, the amino group and the methoxycarbonyl group react, methanol is eliminated, and the polymers are crosslinked by the ureylene bond (-NHCONH-). Note that it is not necessary that all the adsorption groups and crosslinking groups of the polymer constituting the resin layer 14 react and crosslink, and only some of the adsorption groups and crosslinking groups may undergo the crosslinking reaction. As a result, adsorption groups (amino groups) remain in the resin layer 14 after the crosslinking reaction.

図1に戻り、カーボンナノチューブ層16は、樹脂層14の上に設けられる。カーボンナノチューブ層16は、実質的にカーボンナノチューブのみで構成され、樹脂層14の吸着基にカーボンナノチューブが吸着することで樹脂層14の上に固定される。カーボンナノチューブ層16は、例えば、半導体型の単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を主として含み、多層カーボンナノチューブや金属型の単層カーボンナノチューブの含有率が低くなるよう構成される。カーボンナノチューブ層16における半導体型の単層カーボンナノチューブの含有率は、例えば90%以上であり、95%以上または99%以上であることが好ましい。カーボンナノチューブ層16の厚さは、5nm以下であり、好ましくは2nm以下または1nm以下である。カーボンナノチューブ層16に含まれるカーボンナノチューブは、束状に凝集してバンドル化していないことが好ましい。 Returning to FIG. 1, the carbon nanotube layer 16 is provided on the resin layer 14. The carbon nanotube layer 16 is substantially composed only of carbon nanotubes, and is fixed on the resin layer 14 by adsorbing the carbon nanotubes to the adsorption groups of the resin layer 14 . The carbon nanotube layer 16 is configured to mainly contain, for example, semiconductor-type single-walled carbon nanotubes (SWCNT), and to have a low content of multi-walled carbon nanotubes and metallic single-walled carbon nanotubes. The content of semiconducting single-walled carbon nanotubes in the carbon nanotube layer 16 is, for example, 90% or more, preferably 95% or more or 99% or more. The thickness of the carbon nanotube layer 16 is 5 nm or less, preferably 2 nm or less or 1 nm or less. The carbon nanotubes contained in the carbon nanotube layer 16 are preferably not aggregated into bundles.

図3は、実施の形態に係る積層体10の製造方法の流れを示すフローチャートである。まず、基板12の上に樹脂層14を形成するためのポリマーを塗布する(S12)。例えば、ポリマーを含む溶液を基板12の上に滴下し、スピンコートすることで基板12の上に架橋されていない樹脂層を形成できる。次に、ポリマーを架橋させて樹脂層14を形成する(S12)。例えば、基板12を加熱することで樹脂層14を構成するポリマー間を架橋させることができる。なお、紫外光などを照射してポリマー間を架橋させてもよい。 FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the method for manufacturing the laminate 10 according to the embodiment. First, a polymer for forming the resin layer 14 is applied onto the substrate 12 (S12). For example, a non-crosslinked resin layer can be formed on the substrate 12 by dropping a solution containing a polymer onto the substrate 12 and performing spin coating. Next, the polymer is crosslinked to form the resin layer 14 (S12). For example, by heating the substrate 12, polymers forming the resin layer 14 can be crosslinked. Note that the polymers may be crosslinked by irradiation with ultraviolet light or the like.

つづいて、カーボンナノチューブが分散された分散液を樹脂層14の上に塗布する。分散液に含まれるカーボンナノチューブの少なくとも一部は、樹脂層14の吸着基に吸着して樹脂層14の上に堆積する。分散液の溶媒の種類は特に問わないが、例えば水である。したがって、分散液の一例は、カーボンナノチューブが分散された水溶液である。分散液は、例えば、半導体型の単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を主として含み、半導体型の単層カーボンナノチューブの含有率が90%以上、95%以上または99%以上となるように構成される。いいかえれば、多層カーボンナノチューブや金属型の単層カーボンナノチューブの含有率が10%未満、5%未満または1%未満となるように構成される。 Subsequently, a dispersion liquid in which carbon nanotubes are dispersed is applied onto the resin layer 14. At least a portion of the carbon nanotubes contained in the dispersion are adsorbed to the adsorption groups of the resin layer 14 and deposited on the resin layer 14 . The type of solvent used in the dispersion is not particularly limited, and may be water, for example. Therefore, an example of a dispersion liquid is an aqueous solution in which carbon nanotubes are dispersed. The dispersion liquid mainly contains, for example, semiconductor-type single-walled carbon nanotubes (SWCNT), and is configured such that the content of semiconductor-type single-walled carbon nanotubes is 90% or more, 95% or more, or 99% or more. In other words, the content of multi-walled carbon nanotubes and metallic single-walled carbon nanotubes is less than 10%, less than 5%, or less than 1%.

つづいて、樹脂層14の上に堆積する余分なカーボンナノチューブを流体を用いて除去する(S16)。例えば、樹脂層14に吸着していない余分なカーボンナノチューブを窒素ガスなどの気体や、水や有機溶剤といった液体を用いて洗浄することができる。なお、二酸化炭素などの超臨界流体を用いて余分なカーボンナノチューブを除去してもよい。これにより、樹脂層14に吸着して固定されるカーボンナノチューブを選択的に残すことができ、樹脂層14の上に形成されるカーボンナノチューブ層16の厚さを小さくできる。以上の工程により、図1に示す積層体10ができあがる。 Subsequently, excess carbon nanotubes deposited on the resin layer 14 are removed using a fluid (S16). For example, excess carbon nanotubes not adsorbed on the resin layer 14 can be cleaned using a gas such as nitrogen gas or a liquid such as water or an organic solvent. Note that excess carbon nanotubes may be removed using a supercritical fluid such as carbon dioxide. Thereby, the carbon nanotubes that are adsorbed and fixed on the resin layer 14 can be selectively left, and the thickness of the carbon nanotube layer 16 formed on the resin layer 14 can be reduced. Through the above steps, the laminate 10 shown in FIG. 1 is completed.

図4は、カーボンナノチューブ層16の原子間力顕微鏡(AFM)画像である。画像において白色で繊維状に見える部分がカーボンナノチューブである。図示されるように、樹脂層14を用いてカーボンナノチューブを固定することにより、面内の全体にわたってカーボンナノチューブ層16を形成できていることが分かる。 FIG. 4 is an atomic force microscope (AFM) image of the carbon nanotube layer 16. The white, fibrous-looking parts in the image are carbon nanotubes. As shown in the figure, it can be seen that by fixing the carbon nanotubes using the resin layer 14, the carbon nanotube layer 16 can be formed over the entire in-plane area.

比較例として、樹脂層14を形成しなかった場合、基板12に対してカーボンナノチューブ層16を固定することができなかった。別の比較例として、樹脂層14を構成するポリマーを架橋させなかった場合、樹脂層14が変形または剥離してしまい、基板12に対してカーボンナノチューブ層16を固定することができなかった。 As a comparative example, when the resin layer 14 was not formed, the carbon nanotube layer 16 could not be fixed to the substrate 12. As another comparative example, when the polymer constituting the resin layer 14 was not crosslinked, the resin layer 14 deformed or peeled off, making it impossible to fix the carbon nanotube layer 16 to the substrate 12.

図5は、樹脂層14およびカーボンナノチューブ層16の厚さの分布を示すグラフであり、図4のAFM画像の等高線を示す。図示されるように、樹脂層14とカーボンナノチューブ層16の厚さの合計は14nm以下に収まっており、部分的に10nmを超えるピークが見られるものの、厚さ分布の大部分は10nm以下となっていることが分かる。カーボンナノチューブ層16の厚さは5nm以下であり、カーボンナノチューブ層16の厚さの大部分は1nm程度である。カーボンナノチューブの直径は1nm程度であるため、本実施の形態によれば、カーボンナノチューブが束状にバンドル化して厚さ方向に重なることを抑制できる。 FIG. 5 is a graph showing the thickness distribution of the resin layer 14 and the carbon nanotube layer 16, and shows contour lines of the AFM image of FIG. As shown in the figure, the total thickness of the resin layer 14 and carbon nanotube layer 16 is within 14 nm, and although there are some peaks exceeding 10 nm, most of the thickness distribution is below 10 nm. I can see that The thickness of the carbon nanotube layer 16 is 5 nm or less, and most of the thickness of the carbon nanotube layer 16 is about 1 nm. Since the diameter of carbon nanotubes is about 1 nm, according to the present embodiment, it is possible to suppress the carbon nanotubes from forming bundles and overlapping in the thickness direction.

本実施の形態に係る積層体10は、薄膜トランジスタの製造に応用できる。 The stacked body 10 according to this embodiment can be applied to manufacturing thin film transistors.

図6は、実施の形態に係るトランジスタ40の構造を概略的に示す断面図である。トランジスタ40は、基板42と、樹脂層44と、カーボンナノチューブ層46と、ゲート電極48と、ソース電極50と、ドレイン電極52と、を備える。 FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the transistor 40 according to the embodiment. The transistor 40 includes a substrate 42, a resin layer 44, a carbon nanotube layer 46, a gate electrode 48, a source electrode 50, and a drain electrode 52.

基板42は、例えばプラスチック基板である。樹脂層44は、基板42の上に形成される。カーボンナノチューブ層46は、樹脂層44の上に形成される。基板42、樹脂層44およびカーボンナノチューブ層46の積層体は、上述の積層体10に相当する。ゲート電極48は、基板42の裏面に形成される。ソース電極50およびドレイン電極52は、カーボンナノチューブ層46の上にチャネル長に対応する間隔を空けて形成される。 The substrate 42 is, for example, a plastic substrate. A resin layer 44 is formed on the substrate 42 . A carbon nanotube layer 46 is formed on the resin layer 44. The laminate of the substrate 42, the resin layer 44, and the carbon nanotube layer 46 corresponds to the laminate 10 described above. Gate electrode 48 is formed on the back surface of substrate 42. A source electrode 50 and a drain electrode 52 are formed on the carbon nanotube layer 46 with an interval corresponding to the channel length.

図7は、トランジスタ40の動作特性を示すグラフであり、樹脂層44として化学式(1)で示されるポリマーを架橋させたものを使用している。図示されるように、トランジスタ40は、3桁程度のオンオフ比が実現できており、トランジスタとして適切に動作することが分かる。したがって、本実施の形態に係る積層体10は、薄膜トランジスタ40に好適に応用できる。 FIG. 7 is a graph showing the operating characteristics of the transistor 40, in which a crosslinked polymer represented by chemical formula (1) is used as the resin layer 44. As shown in the figure, the transistor 40 can realize an on-off ratio of about three digits, and it can be seen that it operates appropriately as a transistor. Therefore, the stacked body 10 according to this embodiment can be suitably applied to the thin film transistor 40.

以上、本開示を実施の形態にもとづいて説明した。本開示は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。 The present disclosure has been described above based on the embodiments. Those skilled in the art will understand that the present disclosure is not limited to the embodiments described above, and that various design changes and modifications are possible, and that such modifications are also within the scope of the present disclosure. It is a place where

上述の実施の形態では、積層体10のカーボンナノチューブ層16をトランジスタ40の半導体層(チャネル層)として用いる場合について示した。変形例においては、カーボンナノチューブ層16を含む積層体10を任意の用途に用いてもよい。例えば、カーボンナノチューブ層16をセンサとして利用してもよい。また、カーボンナノチューブ層16は、金属型のカーボンナノチューブのみを実質的に含むように構成されてもよいし、金属型と半導体型が混在するように構成されてもよい。 In the embodiment described above, the case where the carbon nanotube layer 16 of the stacked body 10 is used as the semiconductor layer (channel layer) of the transistor 40 has been described. In a modification, the laminate 10 including the carbon nanotube layer 16 may be used for any purpose. For example, the carbon nanotube layer 16 may be used as a sensor. Further, the carbon nanotube layer 16 may be configured to substantially include only metallic carbon nanotubes, or may be configured to include a mixture of metallic and semiconductor carbon nanotubes.

上述の実施の形態では、樹脂層14の上にカーボンナノチューブの分散液を滴下してカーボンナノチューブ層16を形成する場合について示した。変形例では、他の方法を用いてカーボンナノチューブ層16を形成してもよい。例えば、樹脂層14を形成した基板12をカーボンナノチューブの分散液に浸してもよい。いわゆるLB(Langmuir-Blodgett)法を用いてもよく、水面上にカーボンナノチューブの単分子膜を形成し、樹脂層14を形成した基板12を水面から引き上げることで樹脂層14にカーボンナノチューブの単分子膜を形成してもよい。 In the above-described embodiment, the carbon nanotube layer 16 is formed by dropping a carbon nanotube dispersion onto the resin layer 14. In variations, other methods may be used to form the carbon nanotube layer 16. For example, the substrate 12 on which the resin layer 14 is formed may be immersed in a carbon nanotube dispersion liquid. The so-called LB (Langmuir-Blodgett) method may be used, in which a monomolecular film of carbon nanotubes is formed on the water surface, and the substrate 12 on which the resin layer 14 is formed is lifted from the water surface, so that the monomolecular film of carbon nanotubes is formed on the resin layer 14. A film may also be formed.

10…積層体、12…基板、14…樹脂層、16…カーボンナノチューブ層、40…トランジスタ、42…基板、44…樹脂層、46…カーボンナノチューブ層、48…ゲート電極、50…ソース電極、52…ドレイン電極。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Laminate, 12... Substrate, 14... Resin layer, 16... Carbon nanotube layer, 40... Transistor, 42... Substrate, 44... Resin layer, 46... Carbon nanotube layer, 48... Gate electrode, 50... Source electrode, 52 ...Drain electrode.

Claims (8)

基板上に設けられる樹脂層と、前記樹脂層上に設けられるカーボンナノチューブ層と、を備え、
前記樹脂層は、カーボンナノチューブを吸着する吸着基と、架橋部位とを側鎖に有するポリマーを含み、
前記架橋部位は、前記ポリマーが側鎖に有する架橋基と前記吸着基が反応して結合することにより形成され、または、前記ポリマーが側鎖に有する別の架橋基と前記架橋基が反応して結合することにより形成されることを特徴とする積層体。
comprising a resin layer provided on a substrate and a carbon nanotube layer provided on the resin layer,
The resin layer includes a polymer having an adsorption group that adsorbs carbon nanotubes and a crosslinking site in a side chain,
The crosslinking site is formed by a reaction between a crosslinking group that the polymer has in a side chain and the adsorption group, or by a reaction between the crosslinking group and another crosslinking group that the polymer has in a side chain. A laminate characterized in that it is formed by bonding .
前記吸着基は、アミノ基であり、前記架橋基は、メトキシカルボニル基であることを特徴とする請求項に記載の積層体。 The laminate according to claim 1 , wherein the adsorption group is an amino group, and the crosslinking group is a methoxycarbonyl group. 前記カーボンナノチューブ層の厚さは、5nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の積層体。 The laminate according to claim 1 or 2 , wherein the thickness of the carbon nanotube layer is 5 nm or less. 前記カーボンナノチューブ層は、半導体型カーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の積層体。 4. The laminate according to claim 1, wherein the carbon nanotube layer includes semiconducting carbon nanotubes. カーボンナノチューブを吸着する吸着基と、架橋基とを側鎖に有するポリマーを基板上に塗布する工程と、
前記ポリマーの前記吸着基と前記架橋基を反応させて結合させる、または、前記ポリマーが側鎖に有する別の架橋基と前記架橋基を反応させて結合させることにより、架橋部位を有する前記ポリマーを含む樹脂層を前記基板上に形成する工程と、
前記樹脂層上にカーボンナノチューブ層を形成する工程と、を備えることを特徴とする積層体の製造方法。
a step of coating a substrate with a polymer having an adsorption group that adsorbs carbon nanotubes and a crosslinking group in its side chain;
The adsorption group of the polymer and the crosslinking group are reacted and bonded, or another crosslinking group that the polymer has in a side chain and the crosslinking group are reacted and bonded, thereby forming the polymer having a crosslinking site. forming a resin layer on the substrate,
A method for manufacturing a laminate, comprising the step of forming a carbon nanotube layer on the resin layer.
前記カーボンナノチューブ層を形成する工程は、前記樹脂層上にカーボンナノチューブが分散された分散液を塗布する工程を含むことを特徴とする請求項に記載の積層体の製造方法。 6. The method of manufacturing a laminate according to claim 5 , wherein the step of forming the carbon nanotube layer includes a step of applying a dispersion liquid in which carbon nanotubes are dispersed onto the resin layer. 前記カーボンナノチューブ層を形成する工程は、前記樹脂層に吸着していないカーボンナノチューブを除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項に記載の積層体の製造方法。 7. The method for manufacturing a laminate according to claim 6 , wherein the step of forming the carbon nanotube layer further includes a step of removing carbon nanotubes that are not adsorbed to the resin layer. 請求項1からのいずれか一項に記載の積層体と、
前記積層体の前記カーボンナノチューブ層上に設けられる電極と、を備えることを特徴とするデバイス。
The laminate according to any one of claims 1 to 4 ,
A device comprising: an electrode provided on the carbon nanotube layer of the laminate.
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