JP7484701B2 - グラフェンナノリボン前駆体、グラフェンナノリボン、電子装置、グラフェンナノリボンの製造方法及び電子装置の製造方法 - Google Patents
グラフェンナノリボン前駆体、グラフェンナノリボン、電子装置、グラフェンナノリボンの製造方法及び電子装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7484701B2 JP7484701B2 JP2020214870A JP2020214870A JP7484701B2 JP 7484701 B2 JP7484701 B2 JP 7484701B2 JP 2020214870 A JP2020214870 A JP 2020214870A JP 2020214870 A JP2020214870 A JP 2020214870A JP 7484701 B2 JP7484701 B2 JP 7484701B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- agnr
- electronic device
- temperature
- layer
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002243 precursor Substances 0.000 title claims description 97
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 67
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 53
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims description 53
- 239000002074 nanoribbon Substances 0.000 title claims description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 111
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 72
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 62
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 62
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 13
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 10
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000008030 elimination Effects 0.000 claims description 4
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 123
- 239000010408 film Substances 0.000 description 88
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 33
- -1 2-bromo-3,4-diiodo-1-methylbenzene Chemical compound 0.000 description 32
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 20
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 16
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 12
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 12
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 7
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 7
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 7
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 7
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 7
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 7
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 6
- 238000000297 Sandmeyer reaction Methods 0.000 description 6
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 239000000539 dimer Substances 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 6
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 6
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 238000005797 stannylation reaction Methods 0.000 description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 5
- RIOQSXAXKDKJOS-UHFFFAOYSA-N 1-phenylnaphthalene-2,3-diamine Chemical class NC1=C(C2=CC=CC=C2C=C1N)C1=CC=CC=C1 RIOQSXAXKDKJOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BYAVNPLOGNTLQI-UHFFFAOYSA-N 2,3-diiodo-1-phenylnaphthalene Chemical class IC=1C(I)=CC2=CC=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1 BYAVNPLOGNTLQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 3
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JBIJLHTVPXGSAM-UHFFFAOYSA-N 2-naphthylamine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N)=CC=C21 JBIJLHTVPXGSAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium(III) oxide Inorganic materials O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 description 2
- FUIJBTPGTRUBJJ-UHFFFAOYSA-N tetracen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC4=CC(N)=CC=C4C=C3C=C21 FUIJBTPGTRUBJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SAMHIPLAJNLCLT-UHFFFAOYSA-N 4-bromonaphthalen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N)=CC(Br)=C21 SAMHIPLAJNLCLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FRELRPVNUJUIHF-UHFFFAOYSA-N 4-fluoronaphthalen-2-amine Chemical compound C1=CC=CC2=CC(N)=CC(F)=C21 FRELRPVNUJUIHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000003775 Density Functional Theory Methods 0.000 description 1
- 229910005555 GaZnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002370 SrTiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P ceric ammonium nitrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[Ce+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XMPZTFVPEKAKFH-UHFFFAOYSA-P 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
本開示は、グラフェンナノリボン前駆体、グラフェンナノリボン、電子装置、グラフェンナノリボンの製造方法及び電子装置の製造方法に関する。
グラフェンは炭素原子が蜂の巣状に並んだ二次元のシート構造の材料である。グラフェンの電荷の移動度は室温においても極めて高く、グラフェンはバリスティック伝導及び半整数量子ホール効果等の特異な電子物性を示す。グラフェンは、π電子共役が二次元に拡張しているため、バンドギャップが実質的にゼロであり、金属的な性質（ギャップレス半導体）を示す。近年、これらの特徴的な電子的機能を活かしたエレクトロニクスデバイスの研究開発が盛んに行われている。
その一方で、ナノサイズのグラフェンは、エッジにある炭素原子の個数とエッジの内側にある炭素原子の個数との差が小さく、グラフェン自体の形状やエッジの形状の影響が大きく、バルク状のグラフェンとは大きく異なる物性を示す。ナノサイズのグラフェンとして、幅が数ｎｍのリボン形状の擬一次元のグラフェン、所謂、グラフェンナノリボン（graphene nanoribbon：ＧＮＲ）が知られている。ＧＮＲの物性は、エッジの構造及びリボン幅によって大きく変化する。
ＧＮＲのエッジ構造には、炭素原子が２原子周期で配列したアームチェアエッジ及び炭素原子がジグザグ状に配列したジグザグエッジの２種類がある。アームチェアエッジ型のＧＮＲ（ＡＧＮＲ）では、量子閉じ込め効果及びエッジ効果によって有限のバンドギャップが広がるため、ＡＧＮＲは半導体的な性質を示す。一方、ジグザグエッジ型のＧＮＲ（ＺＧＮＲ）は金属的な性質を示す。
ＡＧＮＲは、リボン幅方向の炭素原子の数ＮによりＮ－ＡＧＮＲとよばれる。例えば、ＡＧＮＲのリボン幅方向に六員環が３つ配列したアントラセンを基本ユニットとするＡＧＮＲは７－ＡＧＮＲとよばれる。更に、ＡＧＮＲはＮの値によって、Ｎ＝３ｐ、３ｐ＋１、３ｐ＋２（ここで、ｐは正の整数）の３つのサブファミリーに分類されることがある。理論計算によれば、同じサブファミリー内でのＮ－ＡＧＮＲのバンドギャップの大きさ（Ｅｇ）は、Ｎの値（すなわち、リボン幅）の増加に伴って減少することが示されている。また、各サブファミリー間で、Ｅｇには、Ｅｇ
３ｐ＋１＞Ｅｇ
３ｐ＞Ｅｇ
３ｐ＋２の大小関係がある。
近年、リボン幅の異なるＡＧＮＲをヘテロ接合し、リボン長さ方向にトポロジー位相を周期的に変化させることで、バンドギャップを制御した例が報告されている。
L. Yang et al., Phys. Rev. Lett. 99, 186801 (2007)
M. Y. Han et al., Phys. Rev. Lett. 98, 206805 (2007)
D. V. Kosynkin et al., Nature 458, 872 (2009)
X. Li et al., Science 319, 1229 (2008)
J. Cai et al., Nature 466, 470 (2010)
D. J. Rizzo et al., Nature 560, 204 (2018)
T. Cao et al., Rhys. Rev. Lett. 119, 076401 (2017)
これまで、トポロジカル不変量Ｚ２が０、１のＮ－ＡＧＮＲが隣り合ってヘテロ接合したＧＮＲを製造できるＧＮＲ前駆体の報告は限定的であり、バンドギャップを多様に変調することができない。
本開示の目的は、ＧＮＲのバンドギャップを多様に変調することができるグラフェンナノリボン前駆体、グラフェンナノリボン、電子装置、グラフェンナノリボンの製造方法及び電子装置の製造方法を提供することにある。
本開示の一形態によれば、下記の化学式（１）で表される構造式を有し、下記の化学式（１）において、ｎ１は、１、２又は４であり、ｎ２は、ｎ１－１であり、Ｘ及びＹは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩであり、六員環を構成する炭素原子からのＸ、Ｙの脱離温度をそれぞれＴＸ、ＴＹとしたとき、ＴＸ＜ＴＹの関係が成り立つグラフェンナノリボン前駆体が提供される。
本開示によれば、ＧＮＲのバンドギャップを多様に変調することができる。
以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態は、グラフェンナノリボン（ＧＮＲ）及びその製造に好適なＧＮＲ前駆体に関する。図１は、第１実施形態に係るＧＮＲ前駆体の構造式を示す図である。
まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態は、グラフェンナノリボン（ＧＮＲ）及びその製造に好適なＧＮＲ前駆体に関する。図１は、第１実施形態に係るＧＮＲ前駆体の構造式を示す図である。
第１実施形態に係るＧＮＲ前駆体１００は図１に示す構造式を有する。図１において、ｎ１は、１、２又は４であり、ｎ２は、ｎ１－１である。つまり、ｎ２は０、１又は３である。Ｘ及びＹは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩである。六員環を構成する炭素原子からのＸ、Ｙの脱離温度をそれぞれＴＸ、ＴＹとしたとき、ＴＸ＜ＴＹの関係が成り立つ。つまり、第１実施形態に係るＧＮＲ前駆体１００は、ジトリフェニレンの基本骨格を備え、ｎ１及びｎ２の異なる数の六員環を有する。
ここで、第１実施形態に係るＧＮＲ前駆体１００を用いたＧＮＲの製造方法について説明する。図２～図３は、第１実施形態に係るＧＮＲ前駆体を用いたＧＮＲの製造方法を示す図である。この方法では、ＧＮＲをボトムアップ法によりin situで製造する。
まず、ＧＮＲを成長させる基板の表面清浄処理を行う。表面清浄処理により、基板の表面上の有機系汚染物質を除去したり、表面の平坦性を向上したりすることができる。
次いで、表面清浄処理を施した基板を大気に曝すことなく、高真空下にて、基板の温度を脱離温度ＴＸ未満の初期温度に保持し、ＧＮＲ前駆体１００を加熱して昇華させる。昇華したＧＮＲ前駆体１００は基板上に蒸着する。
その後、基板をＢｒの脱離温度以上、かつＦの脱離温度未満の第１温度に加熱する。第１温度の基板上において、ＧＮＲ前駆体１００の脱Ｘ反応と、Ｘの脱離点でのＧＮＲ前駆体１００同士のＣ－Ｃ結合反応とが誘起される。この結果、図２に示すように、一方向に配列したポリマー１４０が安定的に形成される。
続いて、基板を脱離温度ＴＹ以上の第２温度に加熱する。第２温度の基板上において、ＧＮＲ前駆体１００の脱Ｙ反応と、Ｙの脱離点でのＧＮＲ前駆体１００同士のＣ－Ｃ結合反応とが誘起されるとともに、脱Ｈ反応と、環化反応とが誘起される。この結果、図３に示すように、ポリマー１４０からＡＧＮＲ１５０が形成される。ＡＧＮＲ１５０は、図４に示す構造式１３０の繰り返し単位からなる。
ＡＧＮＲ１５０は、トポロジカル不変量Ｚ２が相違する第１セグメント１５１と第２セグメント１５２とをリボン長さ方向に交互に含み、隣り合う第１セグメント１５１と第２セグメント１５２とがヘテロ接合している。例えば、第１セグメント１５１のトポロジカル不変量Ｚ２が０であれば、第２セグメント１５２のトポロジカル不変量Ｚ２は１であり、第１セグメント１５１のトポロジカル不変量Ｚ２が１であれば、第２セグメント１５２のトポロジカル不変量Ｚ２は０である。ＡＧＮＲ１５０はトポロジカルＡＧＮＲということができる。
このように、第１実施形態に係るＧＮＲ前駆体１００は、ジトリフェニレンの基本骨格を備え、ｎ１及びｎ２の異なる数の六員環を有する。ＧＮＲ前駆体１００を用いてＡＧＮＲ１５０を製造することで、ＡＧＮＲ１５０に、トポロジカル不変量Ｚ２が相違する第１セグメント１５１と第２セグメント１５２とをリボン長さ方向に交互に含ませることができる。トポロジカル不変量Ｚ２が相違する第１セグメント１５１と第２セグメント１５２とが隣り合うようにヘテロ接合されることで、ＡＧＮＲ１５０のバンドギャップ内に新たなトポロリジカルバンドが出現する。従って、第１実施形態によれば、ＡＧＮＲ１５０のリボン長さ方向にトポロジー位相の周期変化を与えることができ、ｎ１及びｎ２の値に応じてＡＧＮＲ１５０のバンドギャップを変調することができる。
また、第１実施形態に係るＧＮＲ前駆体１００を用いることで、ボトムアップ法により長いＡＧＮＲ１５０を安定的に製造することができる。
なお、第２～第４実施形態おいて詳細に説明するが、ＧＮＲ前駆体１００の合成に際しては、所望とするＡＧＮＲ１５０の構造や電子物性（バンドギャップ、仕事関数、電子親和力）に応じて、反応化合物の骨格や修飾基を適宜選択することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、ＧＮＲ及びその製造に好適なＧＮＲ前駆体に関する。図５は、第２実施形態に係るＧＮＲ前駆体の構造式を示す図である。
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、ＧＮＲ及びその製造に好適なＧＮＲ前駆体に関する。図５は、第２実施形態に係るＧＮＲ前駆体の構造式を示す図である。
第２実施形態に係るＧＮＲ前駆体２００は図５に示す構造式を有する。すなわち、第２実施形態に係るＧＮＲ前駆体２００は、図１において、ｎ１が１であり、ｎ２が０であり、ＸがＢｒであり、ＹがＦである構造式を有する。六員環を構成する炭素原子からのＢｒの脱離温度ＴＸは、六員環を構成する炭素原子からのＦの脱離温度ＴＹよりも低い。つまり、第２実施形態に係るＧＮＲ前駆体２００は、ジトリフェニレンの基本骨格を備え、ｎ１及びｎ２の異なる数の六員環を有する。
ここで、第２実施形態に係るＧＮＲ前駆体２００の製造方法について説明する。図６は、第２実施形態に係るＧＮＲ前駆体の製造方法を示す図である。
まず、２－アミノ－４－フルオロナフタレン２１１とアニリン２１２との混合物に対して、ルイス酸を用いたカップリング反応を行い、ジアミノフェニルナフタレン誘導体２１３を作製する。次いで、ジアミノフェニルナフタレン誘導体２１３のアミノ基に対して、ザンドマイヤー反応を行い、ジヨードフェニルナフタレン誘導体２１４を作製する。次いで、ジヨードフェニルナフタレン誘導体２１４のヨウ素に対して、スタニル化反応を行い、ジトリメチルスズフェニルナフタレン誘導体２１５を作製する。次いで、ジトリメチルスズフェニルナフタレン誘導体２１５と２－ブロモ－３，４－ジヨード－１－メチルベンゼン２１６とのカップリング反応により、モノマー２１７を作製する。
別途、２－アミノ－４－ブロモナフタレン２２１とアニリン２２２の混合物に対して、ルイス酸を用いたカップリング反応を行い、ジアミノフェニルナフタレン誘導体２２３を作製する。次いで、ジアミノフェニルナフタレン誘導体２２３のアミノ基に対して、ザンドマイヤー反応を行い、ジヨードフェニルナフタレン誘導体２２４を作製する。次いで、ジヨードフェニルナフタレン誘導体２２４のヨウ素に対して、スタニル化反応を行い、ジトリメチルスズフェニルナフタレン誘導体２２５を作製する。次いで、ジトリメチルスズフェニルナフタレン誘導体２２５と２－フルオロ－３，４－ジヨード－１－メチルベンゼン２２６とのカップリング反応により、モノマー２２７を作製する。
その後、モノマー２１７とモノマー２２７とをカップリングしてダイマーを形成する。このようにして、ダイマーとしてＧＮＲ前駆体２００が合成される。
なお、上記の反応条件及び溶媒は一例であって、他の反応条件及び溶媒を用いてＧＮＲ前駆体２００を製造してもよい。
次に、第２実施形態に係るＧＮＲ前駆体２００を用いたＧＮＲの製造方法について説明する。図７～図８は、第２実施形態に係るＧＮＲ前駆体を用いたＧＮＲの製造方法を示す図である。この方法では、第１セグメント２５１として１０－ＡＧＮＲを含み、第２セグメント２５２として６－ＡＧＮＲを含むＡＧＮＲ２５０をボトムアップ法によりin situで製造する。
まず、ＧＮＲを成長させる基板の表面清浄処理を行う。この表面清浄処理では、例えば、表面へのＡｒイオンスパッタ及び超高真空下でのアニールを１サイクルとし、これを複数サイクル実施する。例えば、各サイクルにおいて、Ａｒイオンスパッタでは、イオン加速電圧を１．０ｋＶとし、イオン電流を１０μＡとし、時間を１分間とし、アニールでは、５×１０－７Ｐａ以下の真空度を保持しつつ、温度を４００℃～５００℃とし、時間を１０分間とする。例えば、サイクル数は３サイクルとする。表面清浄処理により、基板の表面上の有機系汚染物質を除去したり、表面の平坦性を向上したりすることができる。
基板としては、触媒作用を有するものを用い、例えば表面のミラー指数が（１１１）の金属単結晶基板を用いることができる。基板の材料としてはＡｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ及びＰｔが挙げられる。ＡＧＮＲ２５０の指向性を制御するために、数ｎｍ幅のステップ及びテラス周期構造を有する高指数面の単結晶基板を用いてもよい。このような基板の表面のミラー指数は、例えば（７８８）である。例えば、表面のミラー指数が（７８８）のＡｕ基板を用いることができる。基板として、マイカ、サファイア及びＭｇＯ等の絶縁基板上に上記のＡｕ等の金属薄膜を堆積した金属薄膜基板を用いてもよい。ＡＧＮＲ２５０の位置及び指向性を制御するために、金属薄膜を電子線リソグラフィ及びエッチング加工により幅数ｎｍの細線状にパターンニングしたものを用いてもよい。ＩＶ族半導体、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体、ＩＩ－ＶＩ族化合物半導体及び遷移金属酸化物半導体等の半導体基板を用いてもよい。
次いで、表面清浄処理を施した基板を大気に曝すことなく、超高真空下にて、基板の温度を、Ｂｒの脱離温度未満の初期温度に保持し、ＧＮＲ前駆体２００を加熱して昇華させる。例えば、基板の温度は約２５℃の室温とする。また、例えば、ＧＮＲ前駆体２００の加熱及び昇華にはＫ－ｃｅｌｌ型エバポレーターを用い、真空槽内の基本真空度は５×１０－８Ｐａ以下とし、加熱温度は１８０℃～２２０℃とする。昇華したＧＮＲ前駆体２００は基板上に蒸着する。例えば、蒸着速度は０．０５ｎｍ／分～０．１０ｎｍ／分、蒸着膜厚は０．５ＭＬ～１ＭＬである。１ＭＬ（monolayer）は約０．２５ｎｍである。
その後、基板をＢｒの脱離温度以上、かつＦの脱離温度未満の第１温度に加熱する。例えば、第１温度は１５０℃～２５０℃とし、初期温度から第１温度までの昇温速度は１℃／分～５℃／分とする。Ｃ－Ｆ結合エネルギーよりもＣ－Ｂｒ結合エネルギーが低いため、１５０℃～２５０℃の基板上において、ＧＮＲ前駆体２００の脱Ｂｒ反応と、Ｂｒの脱離点でのＧＮＲ前駆体２００同士のＣ－Ｃ結合反応とが誘起される。この結果、図７に示すように、一方向に配列したポリマー２４０が安定的に形成される。
続いて、基板の温度を、Ｆの脱離温度以上の第２温度に加熱する。例えば、第２温度は３００℃～４００℃とし、第１温度から第２温度までの昇温速度は１℃／分～５℃／分とする。３００℃～４００℃の基板上において、脱Ｆ反応と、Ｆの脱離点でのＧＮＲ前駆体２００同士のＣ－Ｃ結合反応とが誘起されるとともに、脱Ｈ反応と、環化反応とが誘起される。この結果、図８に示すように、ポリマー２４０からＡＧＮＲ２５０が形成される。ＡＧＮＲ２５０は、図９に示す構造式２３０の繰り返し単位からなる。
ＡＧＮＲ２５０は、１０－ＡＧＮＲの第１セグメント２５１と６－ＡＧＮＲの第２セグメント２５２とをリボン長さ方向に交互に含み、隣り合う１０－ＡＧＮＲと６－ＡＧＮＲとがヘテロ接合している。また、１０－ＡＧＮＲのトポロジカル不変量Ｚ２は１であり、６－ＡＧＮＲのトポロジカル不変量Ｚ２は０である。つまり、ＡＧＮＲ２５０は、トポロジカル不変量Ｚ２が相違する第１セグメント２５１と第２セグメント２５２とをリボン長さ方向に交互に含み、隣り合う第１セグメント２５１と第２セグメント２５２とがヘテロ接合している。このように、ＡＧＮＲ２５０は、１０－ＡＧＮＲ及び６－ＡＧＮＲのトポロジー位相の周期構造を有する。このため、ＡＧＮＲ２５０によれば、１０－ＡＧＮＲ及び６－ＡＧＮＲのいずれとも異なるバンドギャップＥｇを得ることができる。ＡＧＮＲ２５０はトポロジカルＡＧＮＲということができる。
第２実施形態に係るＡＧＮＲ２５０の第一原理シミュレーション（密度汎関数法／一般化勾配近似：ＤＦＴ－ＧＧＡ）で計算されたバンド分散を図１０に示す。図１０に示すように、ＡＧＮＲ２５０のバンドギャップＥｇは０．５７ｅＶという結果が得られた。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、ＧＮＲ及びその製造に好適なＧＮＲ前駆体に関する。図１１は、第３実施形態に係るＧＮＲ前駆体の構造式を示す図である。
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、ＧＮＲ及びその製造に好適なＧＮＲ前駆体に関する。図１１は、第３実施形態に係るＧＮＲ前駆体の構造式を示す図である。
第３実施形態に係るＧＮＲ前駆体３００は図１１に示す構造式を有する。すなわち、第３実施形態に係るＧＮＲ前駆体３００は、図１において、ｎ１が２であり、ｎ２が１であり、ＸがＢｒであり、ＹがＦである構造式を有する。六員環を構成する炭素原子からのＢｒの脱離温度ＴＸは、六員環を構成する炭素原子からのＦの脱離温度ＴＹよりも低い。つまり、第３実施形態に係るＧＮＲ前駆体３００は、ジトリフェニレンの基本骨格を備え、ｎ１及びｎ２の異なる数の六員環を有する。
ここで、第３実施形態に係るＧＮＲ前駆体３００の製造方法について説明する。図１２は、第３実施形態に係るＧＮＲ前駆体の製造方法を示す図である。
まず、２－アミノ－４－フルオロアントラセン３１１と２－アミノ－ナフタレン３１２との混合物に対して、ルイス酸を用いたカップリング反応を行い、ジアミノナフチルアントラセン誘導体３１３を作製する。次いで、ジアミノナフチルアントラセン誘導体３１３のアミノ基に対して、ザンドマイヤー反応を行い、ジヨードナフチルアントラセン誘導体３１４を作製する。次いで、ジヨードナフチルアントラセン誘導体３１４のヨウ素に対して、スタニル化反応を行い、ジトリメチルスズナフチルアントラセン誘導体３１５を作製する。次いで、ジトリメチルスズナフチルアントラセン誘導体３１５と１－ブロモ－２，３－ジヨード－７－メチルナフタレン３１６とのカップリング反応により、モノマー３１７を作製する。
別途、２－アミノ－４－ブロモアントラセン３２１と２－アミノ－ナフタレン３２２との混合物に対して、ルイス酸を用いたカップリング反応を行い、ジアミノナフチルアントラセン誘導体３２３を作製する。次いで、ジアミノナフチルアントラセン誘導体３２３のアミノ基に対して、ザンドマイヤー反応を行い、ジヨードナフチルアントラセン誘導体３２４を作製する。次いで、ジヨードナフチルアントラセン誘導体３２４のヨウ素に対して、スタニル化反応を行い、ジトリメチルスズナフチルアントラセン誘導体３２５を作製する。次いで、ジトリメチルスズナフチルアントラセン誘導体３２５と１－フルオロ－２，３－ジヨード－７－メチルナフタレン３２６とのカップリング反応により、モノマー３２７を作製する。
その後、モノマー３１７とモノマー３２７とをカップリングしてダイマーを形成する。このようにして、ダイマーとしてＧＮＲ前駆体３００が合成される。
なお、上記の反応条件及び溶媒は一例であって、他の反応条件及び溶媒を用いてＧＮＲ前駆体３００を製造してもよい。
次に、第３実施形態に係るＧＮＲ前駆体３００を用いたＧＮＲの製造方法について説明する。図１３～図１４は、第３実施形態に係るＧＮＲ前駆体を用いたＧＮＲの製造方法を示す図である。この方法では、第１セグメント３５１として１４－ＡＧＮＲを含み、第２セグメント３５２として１０－ＡＧＮＲを含むＡＧＮＲ３５０をボトムアップ法によりin situで製造する。
まず、第２実施形態と同様にして、ＧＮＲを成長させる基板の表面清浄処理を行う。基板としては、第２実施形態と同様のものを用いることができる。次いで、表面清浄処理を施した基板を大気に曝すことなく、超高真空下にて、基板の温度を、Ｂｒの脱離温度未満の初期温度に保持し、ＧＮＲ前駆体３００を加熱して昇華させる。例えば、基板の温度は約２５℃の室温とする。また、例えば、ＧＮＲ前駆体３００の加熱及び昇華にはＫ－ｃｅｌｌ型エバポレーターを用い、真空槽内の基本真空度は５×１０－８Ｐａ以下とし、加熱温度は２３０℃～２７０℃とする。昇華したＧＮＲ前駆体３００は基板上に蒸着する。
その後、基板の温度を、Ｂｒの脱離温度以上、かつＦの脱離温度未満の第１温度に加熱する。例えば、第１温度は１５０℃～２５０℃とし、初期温度から第１温度までの昇温速度は１℃／分～５℃／分とする。１５０℃～２５０℃の基板上において、脱Ｂｒ反応と、Ｂｒの脱離点でのＧＮＲ前駆体３００同士のＣ－Ｃ結合反応とが誘起される。この結果、図１３に示すように、一方向に配列したポリマー３４０が安定的に形成される。
続いて、基板の温度を、Ｆの脱離温度以上の第２温度に加熱する。例えば、第２温度は３００℃～４００℃とし、第１温度から第２温度までの昇温速度は１℃／分～５℃／分とする。３００℃～４００℃の基板上において、脱Ｆ反応と、Ｆの脱離点でのＧＮＲ前駆体３００同士のＣ－Ｃ結合反応とが誘起されるとともに、脱Ｈ反応と、環化反応とが誘起される。この結果、図１４に示すように、ポリマー３４０からＡＧＮＲ３５０が形成される。ＡＧＮＲ３５０は、図１５に示す構造式３３０の繰り返し単位からなる。
ＡＧＮＲ３５０は、１４－ＡＧＮＲの第１セグメント３５１と１０－ＡＧＮＲの第２セグメント３５２とをリボン長さ方向に交互に含み、隣り合う１４－ＡＧＮＲと１０－ＡＧＮＲとがヘテロ接合している。また、１４－ＡＧＮＲのトポロジカル不変量Ｚ２は０であり、１０－ＡＧＮＲのトポロジカル不変量Ｚ２は１である。つまり、ＡＧＮＲ３５０は、トポロジカル不変量Ｚ２が相違する第１セグメント３５１と第２セグメント３５２とをリボン長さ方向に交互に含み、隣り合う第１セグメント３５１と第２セグメント３５２とがヘテロ接合している。このように、ＡＧＮＲ３５０は、１４－ＡＧＮＲ及び１０－ＡＧＮＲのトポロジー位相の周期構造を有する。このため、ＡＧＮＲ３５０によれば、１４－ＡＧＮＲ及び１０－ＡＧＮＲのいずれとも異なるバンドギャップＥｇを得ることができる。ＡＧＮＲ３５０はトポロジカルＡＧＮＲということができる。
第３実施形態に係るＡＧＮＲ３５０のＤＦＴ－ＧＧＡで計算されたバンド分散を図１６に示す。図１６に示すように、ＡＧＮＲ３５０のバンドギャップＥｇは０．４５ｅＶという結果が得られた。
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態は、ＧＮＲ及びその製造に好適なＧＮＲ前駆体に関する。図１７は、第４実施形態に係るＧＮＲ前駆体の構造式を示す図である。
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態は、ＧＮＲ及びその製造に好適なＧＮＲ前駆体に関する。図１７は、第４実施形態に係るＧＮＲ前駆体の構造式を示す図である。
第４実施形態に係るＧＮＲ前駆体４００は図１７に示す構造式を有する。すなわち、第３実施形態に係るＧＮＲ前駆体４００は、図１において、ｎ１が４であり、ｎ２が３であり、ＸがＢｒであり、ＹがＦである構造式を有する。六員環を構成する炭素原子からのＢｒの脱離温度ＴＸは、六員環を構成する炭素原子からのＦの脱離温度ＴＹよりも低い。つまり、第４実施形態に係るＧＮＲ前駆体４００は、ジトリフェニレンの基本骨格を備え、ｎ１及びｎ２の異なる数の六員環を有する。
ここで、第４実施形態に係るＧＮＲ前駆体４００の製造方法について説明する。図１８は、第４実施形態に係るＧＮＲ前駆体の製造方法を示す図である。
まず、２－アミノ－４－フルオロペンタセン４１１と２－アミノ－テトラセン４１２との混合物に対して、ルイス酸を用いたカップリング反応を行い、ジアミノテトラセニルペンタセン誘導体４１３を作製する。次いで、ジアミノテトラセニルペンタセン誘導体４１３のアミノ基に対して、ザンドマイヤー反応を行い、ジヨードテトラセニルペンタセン誘導体４１４を作製する。次いで、ジヨードテトラセニルペンタセン誘導体４１４のヨウ素に対して、スタニル化反応を行い、ジトリメチルスズテトラセニルペンタセン誘導体４１５を作製する。次いで、ジトリメチルスズテトラセニルペンタセン誘導体４１５と１－ブロモ－２，３－ジヨード－９－メチルテトラセン４１６とのカップリング反応により、モノマー４１７を作製する。
別途、２－アミノ－４－ブロモペンタセン４２１と２－アミノ－テトラセン４２２との混合物に対して、ルイス酸を用いたカップリング反応を行い、ジアミノテトラセニルペンタセン誘導体４２３を作製する。次いで、ジアミノテトラセニルペンタセン誘導体４２３のアミノ基に対して、ザンドマイヤー反応を行い、ジヨードテトラセニルペンタセン誘導体４２４を作製する。次いで、ジヨードテトラセニルペンタセン誘導体４２４のヨウ素に対して、スタニル化反応を行い、ジトリメチルスズテトラセニルペンタセン誘導体４２５を作製する。次いで、ジトリメチルスズテトラセニルペンタセン誘導体４２５と１－フルオロ－２，３－ジヨード－９－メチルテトラセン４２６とのカップリング反応により、モノマー４２７を作製する。
その後、モノマー４１７とモノマー４２７とをカップリングしてダイマーを形成する。このようにして、ダイマーとしてＧＮＲ前駆体４００が合成される。
なお、上記の反応条件及び溶媒は一例であって、他の反応条件及び溶媒を用いてＧＮＲ前駆体４００を製造してもよい。
次に、第４実施形態に係るＧＮＲ前駆体４００を用いたＧＮＲの製造方法について説明する。図１９～図２０は、第４実施形態に係るＧＮＲ前駆体を用いたＧＮＲの製造方法を示す図である。この方法では、第１セグメント４５１として２２－ＡＧＮＲを含み、第２セグメント４５２として１８－ＡＧＮＲを含むＡＧＮＲ４５０をボトムアップ法によりin situで製造する。
まず、第２実施形態と同様にして、ＧＮＲを成長させる基板の表面清浄処理を行う。基板としては、第２実施形態と同様のものを用いることができる。次いで、表面清浄処理を施した基板を大気に曝すことなく、超高真空下にて、基板の温度を、Ｂｒの脱離温度未満の初期温度に保持し、ＧＮＲ前駆体４００を加熱して昇華させる。例えば、基板の温度は約２５℃の室温とする。また、例えば、ＧＮＲ前駆体４００の加熱及び昇華にはＫ－ｃｅｌｌ型エバポレーターを用い、真空槽内の基本真空度は５×１０－８Ｐａ以下とし、加熱温度は３３０℃～３７０℃とする。昇華したＧＮＲ前駆体３００は基板上に蒸着する。
その後、基板の温度を、Ｂｒの脱離温度以上、かつＦの脱離温度未満の第１温度に加熱する。例えば、第１温度は１５０℃～２５０℃とし、初期温度から第１温度までの昇温速度は１℃／分～５℃／分とする。１５０℃～２５０℃の基板上において、脱Ｂｒ反応と、Ｂｒの脱離点でのＧＮＲ前駆体４００同士のＣ－Ｃ結合反応とが誘起される。この結果、図１９に示すように、一方向に配列したポリマー４４０が安定的に形成される。
続いて、基板の温度を、Ｆの脱離温度以上の第２温度に加熱する。例えば、第２温度は３００℃～４００℃とし、第１温度から第２温度までの昇温速度は１℃／分～５℃／分とする。３００℃～４００℃の基板上において、脱Ｆ反応と、Ｆの脱離点でのＧＮＲ前駆体４００同士のＣ－Ｃ結合反応とが誘起されるとともに、脱Ｈ反応と、環化反応とが誘起される。この結果、図２０に示すように、ポリマー４４０からＡＧＮＲ４５０が形成される。ＡＧＮＲ４５０は、図２１に示す構造式４３０の繰り返し単位からなる。
ＡＧＮＲ４５０は、２２－ＡＧＮＲの第１セグメント４５１と１８－ＡＧＮＲの第２セグメント４５２とをリボン長さ方向に交互に含み、隣り合う２２－ＡＧＮＲと１８－ＡＧＮＲとがヘテロ接合している。また、２２－ＡＧＮＲのトポロジカル不変量Ｚ２は１であり、１８－ＡＧＮＲのトポロジカル不変量Ｚ２は０である。つまり、ＡＧＮＲ４５０は、トポロジカル不変量Ｚ２が相違する第１セグメント４５１と第２セグメント４５２とをリボン長さ方向に交互に含み、隣り合う第１セグメント４５１と第２セグメント４５２とがヘテロ接合している。このように、ＡＧＮＲ４５０は、２２－ＡＧＮＲ及び１８－ＡＧＮＲのトポロジー位相の周期構造を有する。このため、ＡＧＮＲ４５０によれば、２２－ＡＧＮＲ及び１８－ＡＧＮＲのいずれとも異なるバンドギャップＥｇを得ることができる。ＡＧＮＲ４５０はトポロジカルＡＧＮＲということができる。
第４実施形態に係るＡＧＮＲ４５０のＤＦＴ－ＧＧＡで計算されたバンド分散を図２２に示す。図２２に示すように、ＡＧＮＲ４５０のバンドギャップＥｇは０．１０ｅＶという結果が得られた。
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。第５実施形態は、ＡＧＮＲをチャネルに用いた電界効果トランジスタ（field effect transistor：ＦＥＴ）を含む電子装置に関する。図２３は、第５実施形態に係る電子装置を示す上面図である。図２４は、第５実施形態に係る電子装置を示す断面図である。図２４は、図２３中のXXIV- XXIV線に沿った断面図に相当する。
次に、第５実施形態について説明する。第５実施形態は、ＡＧＮＲをチャネルに用いた電界効果トランジスタ（field effect transistor：ＦＥＴ）を含む電子装置に関する。図２３は、第５実施形態に係る電子装置を示す上面図である。図２４は、第５実施形態に係る電子装置を示す断面図である。図２４は、図２３中のXXIV- XXIV線に沿った断面図に相当する。
図２３及び図２４に示すように、第５実施形態に係る電子装置５００は、絶縁基板５０１と、絶縁基板５０１の上方に設けられたＡＧＮＲ５０３と、を有する。ＡＧＮＲ５０３は、例えば第１実施形態に係るＡＧＮＲ１５０である。ＡＧＮＲ５０３のリボン長さ方向の一方の端部と絶縁基板５０１との間に金属層５０２Ｓが形成され、他方の端部と絶縁基板５０１との間に金属層５０２Ｄが形成されている。絶縁基板５０１上に、ＡＧＮＲ５０３の一方の端部及び金属層５０２Ｓに接するソース電極５０４と、ＡＧＮＲ５０３の他方の端部及び金属層５０２Ｄに接するドレイン電極５０５とが形成されている。ソース電極５０４とドレイン電極５０５との間で、ＡＧＮＲ５０３上にゲート絶縁層５０７及びゲート電極５０６が形成されている。
例えば、絶縁基板５０１は劈開して清浄表面を出したマイカ基板であり、金属層５０２Ｓ及び５０２Ｄは厚さが１０ｎｍ～５０ｎｍのＡｕ層である。ソース電極５０４、ドレイン電極５０５及びゲート電極５０６は、例えば、厚さが０．５ｎｍ～１ｎｍのＴｉ膜と、その上の厚さが３０ｎｍ～５０ｎｍのＣｒ膜とを有し、ゲート絶縁層５０７は厚さが５ｎｍ～１０ｎｍのＹ２Ｏ３層である。
次に、第５実施形態に係る電子装置５００の製造方法について説明する。図２５～図２９は、第５実施形態に係る電子装置の製造方法を示す上面図である。図３０～図３１は、第５実施形態に係る電子装置の製造方法を示す断面図である。図３０は、図２８中のXXX-XXX線に沿った断面図に相当し、図３１は、図２９中のXXXI-XXXI線に沿った断面図に相当する。
まず、図２５に示すように、絶縁基板５０１上に金属層を堆積し、電子線リソグラフィ及びドライエッチングにより金属層をパターニングすることにより金属パターン５０２を形成する。例えば、絶縁基板５０１は劈開して清浄表面を出したマイカ基板であり、金属層は厚さが１０ｎｍ～５０ｎｍのＡｕ層である。Ａｕ層は蒸着法によりマイカ基板の劈開面上に堆積することができる。マイカ基板を４００℃～５５０℃の温度に加熱しながらＡｕ層を堆積することにより、Ａｕ層の表面を（１１１）面に配向させることができる。金属層の材料に、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｒ又はＰｔを用いてもよい。基板の種類に応じて金属層のエピタキシャル結晶面を制御することができる。
ＧＮＲ前駆体の重合反応及び環化反応は絶縁基板５０１の表面上では誘起されない。従って、金属パターン５０２の位置及びサイズよりＡＧＮＲの位置及びサイズを制御することができる。例えば、金属パターン５０２の長手方向の寸法（長さ）は製造しようとするＦＥＴのチャネル長を考慮して調整し、短手方向の寸法（幅）はＦＥＴに用いるＡＧＮＲのリボン幅を考慮して調整する。例えば、金属パターン５０２の長さは５０ｎｍ～５００ｎｍとし、幅は１ｎｍ～５ｎｍとする。
金属層のパターニングでは、金属層上に電子線レジストをスピンコートし、金属層をエッチングするためのマスクパターンを電子線レジストに形成する。電子線レジストには、ＺＥＰ ５２０Ａ（日本ゼオン社製）をＺＥＰ－Ａ（同社製）で１：１に希釈したレジストを用いることができる。そして、マスクパターンを用いて、Ａｒイオンミリングにより金属層のエッチング処理を行う。このようにして、金属パターン５０２を形成することができる。
次いで、図２６に示すように、金属パターン５０２上にＡＧＮＲ５０３を形成する。ＡＧＮＲ５０３は、第１実施形態に係るＧＮＲ前駆体１００を用いて形成することができる。ＡＧＮＲ５０３の形成の前処理として、金属パターン５０２の表面清浄処理を行う。この表面清浄処理により、金属パターン５０２の表面に付着したレジスト残渣などの有機系汚染物質を除去することができ、さらに、Ａｕ層の（１１１）面の平坦性をより向上させることができる。ＡＧＮＲ５０３は、表面清浄処理を施した金属パターン５０２を大気に曝すことなく、超高真空の真空槽内にてin situで形成する。
例えば、絶縁基板５０１及び金属パターン５０２の温度を室温に保持しながらＧＮＲ前駆体１００を金属パターン５０２の表面上に蒸着し、その後、絶縁基板５０１及び金属パターン５０２の温度を３８０℃～４２０℃に昇温する。この結果、ＧＮＲ前駆体１００の重合反応及び環化反応等が誘起され、金属パターン５０２により位置及びサイズが制御されたＡＧＮＲ５０３が形成される。すなわち、金属パターン５０２の長手方向に沿って延びるようにＡＧＮＲ５０３が自己組織的に形成される。
続いて、図２７に示すように、電子線リソグラフィ、蒸着法及びリフトオフにより、ＡＧＮＲ５０３の一方の端部上にソース電極５０４を形成し、他方の端部上にドレイン電極５０５を形成する。ソース電極５０４及びドレイン電極５０５は、例えばＴｉ膜及びその上のＣｒ膜を含む２層電極である。ソース電極５０４及びドレイン電極５０５の形成では、ＡＧＮＲ５０３、金属パターン５０２及び絶縁基板５０１上に２層レジストをスピンコートし、電子線リソグラフィにより２層レジストに電極パターンを形成する。例えば、２層レジストの上層にはＺＥＰ ５２０Ａの希釈レジストを用い、犠牲層である下層にはＰＭＧＩ ＳＦＧ２Ｓ（KAYAKU Advanced Materials, Inc.製）を用いる。電極パターンの形成後、厚さが０．５ｎｍ～１ｎｍのＴｉ膜及び厚さが３０ｎｍ～５０ｎｍのＣｒ膜を蒸着法により堆積する。続いて、２層レジストの除去によりリフトオフする。このようにして、ソース電極５０４及びドレイン電極５０５が形成される。
次いで、図２８及び図３０に示すように、電子線リソグラフィ、蒸着法及びリフトオフにより、ＡＧＮＲ５０３上にゲート電極５０６及びゲート絶縁層５０７のゲートスタック構造を形成する。このゲートスタック構造は、ソース電極５０４との間及びドレイン電極５０５との間に開口部５０８が形成されるように形成する。例えば、ゲート長は８ｎｍ～１２ｎｍとし、ゲート絶縁層５０７はＹ２Ｏ３層であり、ゲート電極５０６はＴｉ膜及びその上のＣｒ膜を含む２層電極である。ゲート電極５０６及びゲート絶縁層５０７の形成では、ソース電極５０４及びドレイン電極５０５の形成と同様に、２層レジストをスピンコートし、電子線リソグラフィにより２層レジストにゲートパターンを形成する。例えば、２層レジストの上層にはＺＥＰ ５２０Ａの希釈レジストを用い、犠牲層である下層にはＰＭＧＩ ＳＦＧ２Ｓを用いる。ゲートパターンの形成後、厚さが５ｎｍ～１０ｎｍのＹ２Ｏ３層並びに厚さが０．５ｎｍ～１ｎｍのＴｉ膜及び厚さが３０ｎｍ～５０ｎｍのＣｒ膜を蒸着法により堆積する。続いて、２層レジストの除去によりリフトオフする。このようにして、ゲート電極５０６及びゲート絶縁層５０７のゲートスタック構造が形成される。Ｙ２Ｏ３層は、真空槽内にＯ２ガスを導入しながらＹ金属を蒸着することで形成することができる。ゲート絶縁層５０７の材料に、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２、Ｌａ２Ｏ３又はＴｉＯ２を用いてもよい。これらの材料を用いる場合も、真空槽内にＯ２ガスを導入しながら金属を蒸着することでゲート絶縁層５０７を形成することができる。
その後、図２９及び図３１に示すように、ウェットエッチングにより、金属パターン５０２のうち、ソース電極５０４又はドレイン電極５０５により覆われていない部分を除去し、空隙５０９を形成する。この結果、金属パターン５０２から金属層５０２Ｓ及び５０２Ｄが形成される。金属パターンにＡｕが用いられている場合、エッチャントとしてＫＩ水溶液を用いることができる。ソース電極５０４、ドレイン電極５０５及びゲート電極５０６はＴｉ膜及びＣｒ膜を含む２層電極であるため、ＫＩ水溶液に対して優れたエッチング耐性を有する。金属パターン５０２のウェットエッチング後には、純水による洗浄及びイソプロピルアルコールによるリンス処理を順次行う。続いて、乾燥処理として、例えばＣＯ２ガスを用いた超臨界乾燥処理を行う。ＣＯ２ガスを用いた超臨界乾燥処理は、溶液の表面張力又は毛管力によるＡＧＮＲ５０３の切断の防止に好適である。
このようにして、ＡＧＮＲ５０３をチャネルとするＦＥＴを備えた電子装置５００を製造することができる。電子装置５００は、グラフェン固有の高移動度キャリアにより動作することができる。
（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。第６実施形態は、ＡＧＮＲのネットワーク膜をチャネルに用いたバックゲート型の薄膜トランジスタ（thin film transistor：ＴＦＴ）を含む電子装置に関する。図３２は、第６実施形態に係る電子装置を示す断面図である。
次に、第６実施形態について説明する。第６実施形態は、ＡＧＮＲのネットワーク膜をチャネルに用いたバックゲート型の薄膜トランジスタ（thin film transistor：ＴＦＴ）を含む電子装置に関する。図３２は、第６実施形態に係る電子装置を示す断面図である。
図３２に示すように、第６実施形態に係る電子装置６００は、絶縁基板６０１と、絶縁基板６０１上に形成されたゲート電極６０６と、絶縁基板６０１及びゲート電極６０６上に形成され、ゲート電極６０６を覆う絶縁層６０７と、を有する。電子装置６００は、ゲート電極６０６の上方で絶縁層６０７上に設けられたＡＧＮＲのネットワーク膜６０３を有する。ネットワーク膜６０３は、第１実施形態に係るＡＧＮＲ１５０が複数互いに接触して構成された膜である。ネットワーク膜６０３の両端に接するようにソース電極６０４及びドレイン電極６０５が絶縁層６０７上に形成されている。ソース電極６０４とドレイン電極６０５との間でネットワーク膜６０３上に保護層６２１が形成されている。絶縁層６０７はゲート絶縁層として機能する。
絶縁基板６０１としては、例えば熱酸化膜が形成されたＳｉ基板を用いることができる。ネットワーク膜６０３として、例えば複数のＡＧＮＲ１５０を含むネットワーク膜が形成されている。保護層６２１として、例えばネットワーク膜６０３を構成するＣと化学結合しにくい膜を用いることができ、具体的にはＣｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｏＯ３及びＲｕＯ２の層を保護層６２１に用いることができる。この例では、保護層６２１としてＣｒ２Ｏ３層が形成されている。
ソース電極６０４、ドレイン電極６０５及びゲート電極６０６は、例えば、厚さが０．５ｎｍ～２ｎｍのＴｉ膜と、その上の厚さが２０ｎｍ～５０ｎｍのＣｒ膜とを有し、ソース電極６０４とドレイン電極６０５との間の距離は、例えば１０ｎｍ～５０ｎｍである。絶縁層６０７の材料として、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＨｆＳｉＯ、ＨｆＡｌＯＮ、Ｙ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＺｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３等を用いることができる。この例では、絶縁層６０７として、厚さが５ｎｍ～１０ｎｍのＨｆＯ２膜が形成されている。
次に、第６実施形態に係る電子装置６００の製造方法について説明する。図３３～図４０は、第６実施形態に係る電子装置の製造方法を示す断面図である。
まず、図３３に示すように、絶縁基板６５１上に金属層６５２を形成する。絶縁基板６５１及び金属層６５２が成長基板６５０に含まれる。次いで、金属層６５２上にＡＧＮＲのネットワーク膜６０３を形成する。絶縁基板６５１としては、例えばマイカ基板、表面がｃ面のサファイア（α－Ａｌ２Ｏ３）結晶基板、表面のミラー指数が（１１１）のＭｇＯ結晶基板等を用いることができる。金属層６５２としては、結晶構造がｆｃｃで、表面のミラー指数が（１１１）のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ又はＰｔの膜を用いることができる。この例では、絶縁基板６５１としてマイカ基板を用い、金属層６５２としてＡｕ層を用いる。
ネットワーク膜６０３は、第１実施形態に係るＧＮＲ前駆体１００を用いて形成することができる。ネットワーク膜６０３の形成の前処理として、金属パターン５０２の表面清浄処理と同様に、金属層６５２の表面清浄処理を行う。ネットワーク膜６０３は、表面清浄処理を施した金属層６５２を大気に曝すことなく、超高真空の真空槽内にてin situで形成する。ネットワーク膜６０３の形成では、ＧＮＲ前駆体１００の蒸着膜厚を２ＭＬ～４ＭＬとする。ＧＮＲ前駆体１００の蒸着膜厚を２ＭＬ～４ＭＬとすることで、個々のＡＧＮＲが互いに接触したネットワーク膜６０３を形成することができる。
その後、ネットワーク膜６０３上に保護層６２１を形成する。保護層６２１は、後のチャネルの転写の際に用いる有機系の支持層の残留物からチャネルを保護する。保護層６２１としては、ネットワーク膜６０３を構成するＣと化学結合しにくい層を用いることができ、特にＣｒ２Ｏ３層が好ましい。ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｏＯ３及びＲｕＯ２も保護層６２１に用いることができる。Ｃｒ２Ｏ３層を用いる場合、例えば、ネットワーク膜６０３の形成後、真空槽から暴露することなく、in situでネットワーク膜６０３上にＣｒ金属層を蒸着法で形成し、大気中に曝すことで自然酸化によりＣｒ金属層をＣｒ２Ｏ３層に変化させることができる。例えば、Ｃｒ金属層の蒸着速度は０．０１ｎｍ／秒～０．０５ｎｍ／秒とし、厚さは１ｎｍ～３ｎｍとする。ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、ＭｎＯ２、ＺｎＯ、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｏＯ３及びＲｕＯ２の層も同様の方法で形成することができる。なお、Ｔｉ及びＮｉはネットワーク膜６０３を構成するＣと化学結合してＴｉＣｘやＮｉＣｘを生成しやすい。
続いて、図３４に示すように、保護層６２１上に有機系の支持層６２２を形成する。支持層６２２としては、例えば、アクリル樹脂のポリメチルメタクリレート（polymethyl methacrylate：ＰＭＭＡ）の層を用いる。ＰＭＭＡの層は、例えばスピンコート法により１００ｎｍ～５００ｎｍの厚さで形成することができる。支持層６２２として、エポキシ樹脂、熱剥離テープ、粘着テープ、各種のフォトレジスト、電子線レジストを用いてもよい。これらの積層膜を用いてもよい。
次いで、図３５に示すように、金属層６５２を除去することで、絶縁基板６５１から支持層６２２、保護層６２１及びネットワーク膜６０３の積層体を分離する。金属層６５２としてＡｕ層が用いられている場合、ＫＩ水溶液を用いたウェットエッチングにより金属層６５２を除去することができる。その後、保護層６２１及びネットワーク膜６０３の積層体の純水洗浄及び乾燥処理を行う。
その一方で、図３６に示すように、別途、絶縁基板６０１上にゲート電極６０６を形成し、絶縁基板６０１及びゲート電極６０６上に絶縁層６０７を形成する。絶縁基板６０１としては、例えば熱酸化膜が形成されたＳｉ基板を用いることができる。ゲート電極６０６としては、第５実施形態におけるゲート電極５０６と同様の方法で、Ｔｉ膜及びＣｒ膜の２層電極を形成することができる。絶縁層６０７としては、原子層堆積（atomic layer deposition：ＡＬＤ）法によりＨｆＯ２層を形成できる。例えば、絶縁層６０７の厚さは５ｎｍ～１０ｎｍとする。
そして、ネットワーク膜６０３が絶縁層６０７と接触するようにして、保護層６２１及びネットワーク膜６０３の積層体を、絶縁基板６０１、ゲート電極６０６及び絶縁層６０７の積層体に重ね合わせる。このようにして、ネットワーク膜６０３を絶縁層６０７上に転写する。
次いで、図３７に示すように、支持層６２２を除去する。支持層６２２としてＰＭＭＡの層を用いている場合、約７０℃のアセトンに浸漬することで支持層６２２を除去することができる。支持層６２２の除去後、例えばイソプロピルアルコールを用いたリンス処理を行う。一般的に、グラフェン上のＰＭＭＡを完全に取り除くことは難しく、その残留物がグラフェンの特性を劣化させることがある。本実施形態では、ネットワーク膜６０３とＰＭＭＡの支持層６２２との間に保護層６２１が形成されているため、ＰＭＭＡの残留物によるネットワーク膜６０３の特性の劣化を抑制することができる。
その後、図３８に示すように、保護層６２１に、ネットワーク膜６０３の一部を露出するソース用の開口部６２４と、ネットワーク膜６０３の他の一部を露出するドレイン用の開口部６２５とを形成する。開口部６２４及び６２５の形成では、例えば、電子線レジストを形成し、電子線リソグラフィにより電子線レジストに開口パターンを形成し、硝酸第二セリウムアンモニウムを用いたウェットエッチングを行う。
続いて、図３９に示すように、開口部６２４を通じてネットワーク膜６０３に接するソース電極６０４と、開口部６２５を通じてネットワーク膜６０３に接するドレイン電極６０５とを絶縁層６０７上に形成する。ソース電極６０４及びドレイン電極６０５としては、第５実施形態におけるソース電極５０４及びドレイン電極５０５と同様の方法で、Ｔｉ膜及びＣｒ膜の２層電極を形成することができる。
このようにして、ネットワーク膜６０３をチャネルとするＴＦＴを備えた電子装置６００を製造することができる。電子装置６００は、グラフェン固有の高移動度キャリアにより動作することができる。
（第７実施形態）
次に、第７実施形態について説明する。第７実施形態は、ＡＧＮＲのネットワーク膜をチャネルに用いたトップゲート型のＴＦＴを含む電子装置に関する。図４０は、第７実施形態に係る電子装置を示す断面図である。
次に、第７実施形態について説明する。第７実施形態は、ＡＧＮＲのネットワーク膜をチャネルに用いたトップゲート型のＴＦＴを含む電子装置に関する。図４０は、第７実施形態に係る電子装置を示す断面図である。
図４０に示すように、第７実施形態に係る電子装置７００は、絶縁基板６０１と、絶縁基板６０１上に設けられたネットワーク膜６０３と、を有する。ネットワーク膜６０３は、第１実施形態に係るＡＧＮＲ１５０が複数互いに接触して構成された膜である。ネットワーク膜６０３の両端に接するようにソース電極７０４及びドレイン電極７０５が絶縁基板６０１上に形成されている。ソース電極７０４とドレイン電極７０５との間でネットワーク膜６０３上に保護層６２１が形成されている。ソース電極７０４、保護層６２１及びドレイン電極７０５上に広がるように絶縁層７０７が形成され、絶縁層７０７上にゲート電極７０６が形成されている。絶縁層７０７はゲート絶縁膜として機能する。
ソース電極７０４、ドレイン電極７０５及びゲート電極７０６は、例えば、厚さが０．５ｎｍ～２ｎｍのＴｉ膜と、その上の厚さが２０ｎｍ～５０ｎｍのＣｒ膜とを有し、ソース電極７０４とドレイン電極７０５との間の距離は、例えば１０ｎｍ～５０ｎｍである。絶縁層７０７の材料として、ＨｆＯ２膜、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＨｆＳｉＯ、ＨｆＡｌＯＮ、Ｙ２Ｏ３、ＳｒＴｉＯ３、ＰｂＺｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３等を用いることができる。この例では、絶縁層７０７として、厚さが５ｎｍ～１０ｎｍのＨｆＯ２膜が形成されている。
次に、第７実施形態に係る電子装置７００の製造方法について説明する。図４１～図４５は、第７実施形態に係る電子装置の製造方法を示す断面図である。
まず、図４１に示すように、第６実施形態と同様にして、支持層６２２、保護層６２１及びネットワーク膜６０３の積層体を形成する。次いで、絶縁基板６０１に、保護層６２１及びネットワーク膜６０３の積層体を、ネットワーク膜６０３が絶縁基板６０１と接触するようにして重ね合わせる。このようにして、ネットワーク膜６０３を絶縁基板６０１上に転写する。
その後、図４２に示すように、支持層６２２を除去する。
続いて、図４３に示すように、保護層６２１に、ネットワーク膜６０３の一部を露出するソース用の開口部６２４と、ネットワーク膜６０３の他の一部を露出するドレイン用の開口部６２５とを形成する。
次いで、図４４に示すように、開口部６２４を通じてネットワーク膜６０３に接するソース電極７０４と、開口部６２５を通じてネットワーク膜６０３に接するドレイン電極７０５とを絶縁基板６０１上に形成する。ソース電極７０４及びドレイン電極７０５としては、第６実施形態におけるソース電極６０４及びドレイン電極６０５と同様の方法で、Ｔｉ膜及びＣｒ膜の２層電極を形成することができる。
その後、図４５に示すように、ソース電極７０４、保護層６２１及びドレイン電極７０５上に広がる絶縁層７０７及びゲート電極７０６を形成する。絶縁層７０７及びゲート電極７０６は、次のようにして形成することができる。
まず、絶縁層７０７及びゲート電極７０６を形成する領域に開口部を有するレジストパターンを形成する。レジストパターンとしては、例えば２層構造のレジストパターンを用いる。次いで、電子線リソグラフィにより、絶縁層７０７及びゲート電極７０６を形成する領域に開口部を形成する。その後、例えば、１×１０－５Ｐａ以下の高真空下で、Ｏ２ガスを導入しながらＨｆ金属を蒸着することでＨｆＯ２層を開口部の内側及びレジストパターンの上に形成し、ＨｆＯ２層上にＴｉ膜及びＣｒ膜を形成する。その後、レジストパターンをその上のＨｆＯ２層、Ｔｉ膜及びＣｒ膜と共に除去する。つまり、リフトオフを行う。このようにして絶縁層７０７及びゲート電極７０６を形成することができる。
このようにして、ネットワーク膜６０３をチャネルとするＴＦＴを備えた電子装置７００を製造することができる。
このようにして、ネットワーク膜６０３をチャネルとするＴＦＴを備えた電子装置７００を製造することができる。電子装置７００は、グラフェン固有の高移動度キャリアにより動作することができる。
絶縁基板６０１の材料は限定されない。絶縁基板６０１として、透明なガラス基板又は可撓性のあるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基板等を用いてもよい。このようなガラス基板及びＰＥＴ基板はディスプレイへの応用に好適である。
また、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の材料は限定されない。例えば、Ｔｉ膜と、その上のＡｕ膜、Ｐｔ膜又はＰｄ膜との積層体をソース電極、ドレイン電極及びゲート電極に用いてもよい。また、透明電極材料をソース電極、ドレイン電極及びゲート電極に用いてもよい。透明電極材料としては、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＡｌＺｎＯ及びＧａＺｎＯが挙げられる。
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
上記の化学式（１）で表される構造式を有し、
上記の化学式（１）において、
ｎ１は、１、２又は４であり、
ｎ２は、ｎ１－１であり、
Ｘ及びＹは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩであり、
六員環を構成する炭素原子からのＸ、Ｙの脱離温度をそれぞれＴＸ、ＴＹとしたとき、ＴＸ＜ＴＹの関係が成り立つことを特徴とするグラフェンナノリボン前駆体。
（付記２）
下記の化学式（２）に表される構造式の繰り返し単位からなり、
下記の化学式（２）において、
ｎ１は、１以上６以下の整数であり、
ｎ２は、ｎ１－１であることを特徴とするグラフェンナノリボン。
（付記３）
第１リボン幅を備えた第１セグメントと、
前記第１リボン幅よりも小さい第２リボン幅を備えた第２セグメントと、
を含み、
前記第１セグメントと前記第２セグメントとがリボン長さ方向に周期的にヘテロ接合していることを特徴とする付記２に記載のグラフェンナノリボン。
（付記４）
前記第１セグメントと前記第２セグメントとの間でトポロジカル不変量Ｚ２が相違することを特徴とする付記３に記載のグラフェンナノリボン。
（付記５）
付記２乃至４のいずれか１項に記載のグラフェンナノリボンを電界効果トランジスタのチャネルに有することを特徴とする電子装置。
（付記６）
金属基材上で、付記１に記載のグラフェンナノリボン前駆体を第１温度に加熱して、Ｘの脱離及びＣ－Ｃ結合反応を誘起し、前記金属基材上にポリマーを得る工程と、
前記ポリマーを前記第１温度よりも高い第２温度に加熱して、Ｙの脱離及びＣ－Ｃ結合反応を誘起する工程と、
を有することを特徴とするグラフェンナノリボンの製造方法。
（付記７）
前記第１温度は、ＴＸ以上ＴＹ未満の温度であり、
前記第２温度は、ＴＹ以上の温度であることを特徴とする付記６に記載のグラフェンナノリボンの製造方法。
（付記８）
付記６又は７に記載の方法により、前記金属基材上にグラフェンナノリボンを製造する工程と、
前記グラフェンナノリボンをチャネルに有するトランジスタを形成する工程と、
を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
（付記９）
前記トランジスタを形成する工程は、
前記グラフェンナノリボンに接するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記金属基材のうち前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の部分を除去する工程と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の部分で、前記グラフェンナノリボン上にゲート絶縁層及びゲート電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記８に記載の電子装置の製造方法。
（付記１０）
前記トランジスタを形成する工程は、
絶縁基板の上方にゲート電極及びゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上に前記グラフェンナノリボンを転写する工程と、
前記絶縁基板の上方に、前記グラフェンナノリボンに接するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記８に記載の電子装置の製造方法。
（付記１１）
前記トランジスタを形成する工程は、
絶縁基板上に前記グラフェンナノリボンを転写する工程と、
前記絶縁基板の上方に、前記グラフェンナノリボンに接するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の部分で、前記グラフェンナノリボンの上方にゲート絶縁層及びゲート電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記８に記載の電子装置の製造方法。
上記の化学式（１）で表される構造式を有し、
上記の化学式（１）において、
ｎ１は、１、２又は４であり、
ｎ２は、ｎ１－１であり、
Ｘ及びＹは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩであり、
六員環を構成する炭素原子からのＸ、Ｙの脱離温度をそれぞれＴＸ、ＴＹとしたとき、ＴＸ＜ＴＹの関係が成り立つことを特徴とするグラフェンナノリボン前駆体。
（付記２）
下記の化学式（２）に表される構造式の繰り返し単位からなり、
下記の化学式（２）において、
ｎ１は、１以上６以下の整数であり、
ｎ２は、ｎ１－１であることを特徴とするグラフェンナノリボン。
（付記３）
第１リボン幅を備えた第１セグメントと、
前記第１リボン幅よりも小さい第２リボン幅を備えた第２セグメントと、
を含み、
前記第１セグメントと前記第２セグメントとがリボン長さ方向に周期的にヘテロ接合していることを特徴とする付記２に記載のグラフェンナノリボン。
（付記４）
前記第１セグメントと前記第２セグメントとの間でトポロジカル不変量Ｚ２が相違することを特徴とする付記３に記載のグラフェンナノリボン。
（付記５）
付記２乃至４のいずれか１項に記載のグラフェンナノリボンを電界効果トランジスタのチャネルに有することを特徴とする電子装置。
（付記６）
金属基材上で、付記１に記載のグラフェンナノリボン前駆体を第１温度に加熱して、Ｘの脱離及びＣ－Ｃ結合反応を誘起し、前記金属基材上にポリマーを得る工程と、
前記ポリマーを前記第１温度よりも高い第２温度に加熱して、Ｙの脱離及びＣ－Ｃ結合反応を誘起する工程と、
を有することを特徴とするグラフェンナノリボンの製造方法。
（付記７）
前記第１温度は、ＴＸ以上ＴＹ未満の温度であり、
前記第２温度は、ＴＹ以上の温度であることを特徴とする付記６に記載のグラフェンナノリボンの製造方法。
（付記８）
付記６又は７に記載の方法により、前記金属基材上にグラフェンナノリボンを製造する工程と、
前記グラフェンナノリボンをチャネルに有するトランジスタを形成する工程と、
を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
（付記９）
前記トランジスタを形成する工程は、
前記グラフェンナノリボンに接するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記金属基材のうち前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の部分を除去する工程と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の部分で、前記グラフェンナノリボン上にゲート絶縁層及びゲート電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記８に記載の電子装置の製造方法。
（付記１０）
前記トランジスタを形成する工程は、
絶縁基板の上方にゲート電極及びゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上に前記グラフェンナノリボンを転写する工程と、
前記絶縁基板の上方に、前記グラフェンナノリボンに接するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記８に記載の電子装置の製造方法。
（付記１１）
前記トランジスタを形成する工程は、
絶縁基板上に前記グラフェンナノリボンを転写する工程と、
前記絶縁基板の上方に、前記グラフェンナノリボンに接するソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の部分で、前記グラフェンナノリボンの上方にゲート絶縁層及びゲート電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記８に記載の電子装置の製造方法。
１００、２００、３００、４００：ＧＮＲ前駆体
１４０、２４０、３４０、４４０：ポリマー
１５０、２５０、３５０、４５０、５０３：ＡＧＮＲ
１５１、２５１、３５１、４５１：第１セグメント
１５２、２５２、３５２、４５２：第２セグメント
５００、６００、７００：電子装置
５０４、６０４、７０４：ソース電極
５０５、６０５、７０５：ドレイン電極
５０６、６０６、７０６：ゲート電極
６０３：ネットワーク膜
１４０、２４０、３４０、４４０：ポリマー
１５０、２５０、３５０、４５０、５０３：ＡＧＮＲ
１５１、２５１、３５１、４５１：第１セグメント
１５２、２５２、３５２、４５２：第２セグメント
５００、６００、７００：電子装置
５０４、６０４、７０４：ソース電極
５０５、６０５、７０５：ドレイン電極
５０６、６０６、７０６：ゲート電極
６０３：ネットワーク膜
Claims (8)
- 下記の化学式（１）で表される構造式を有し、
下記の化学式（１）において、
ｎ１は、１、２又は４であり、
ｎ２は、ｎ１－１であり、
Ｘ及びＹは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩであり、
六員環を構成する炭素原子からのＸ、Ｙの脱離温度をそれぞれＴＸ、ＴＹとしたとき、ＴＸ＜ＴＹの関係が成り立つことを特徴とするグラフェンナノリボン前駆体。
- 下記の化学式（２）に表される構造式の繰り返し単位からなり、
下記の化学式（２）において、
ｎ１は、１以上６以下の整数であり、
ｎ２は、ｎ１－１であることを特徴とするグラフェンナノリボン。
- 第１リボン幅を備えた第１セグメントと、
前記第１リボン幅よりも小さい第２リボン幅を備えた第２セグメントと、
を含み、
前記第１セグメントと前記第２セグメントとがリボン長さ方向に周期的にヘテロ接合していることを特徴とする請求項２に記載のグラフェンナノリボン。 - 前記第１セグメントと前記第２セグメントとの間でトポロジカル不変量Ｚ２が相違することを特徴とする請求項３に記載のグラフェンナノリボン。
- 請求項２乃至４のいずれか１項に記載のグラフェンナノリボンを電界効果トランジスタのチャネルに有することを特徴とする電子装置。
- 金属基材上で、請求項１に記載のグラフェンナノリボン前駆体を第１温度に加熱して、Ｘの脱離及びＣ－Ｃ結合反応を誘起し、前記金属基材上にポリマーを得る工程と、
前記ポリマーを前記第１温度よりも高い第２温度に加熱して、Ｙの脱離及びＣ－Ｃ結合反応を誘起する工程と、
を有することを特徴とするグラフェンナノリボンの製造方法。 - 前記第１温度は、ＴＸ以上ＴＹ未満の温度であり、
前記第２温度は、ＴＹ以上の温度であることを特徴とする請求項６に記載のグラフェンナノリボンの製造方法。 - 請求項６又は７に記載の方法により、前記金属基材上にグラフェンナノリボンを製造する工程と、
前記グラフェンナノリボンをチャネルに有するトランジスタを形成する工程と、
を有することを特徴とする電子装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020214870A JP7484701B2 (ja) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | グラフェンナノリボン前駆体、グラフェンナノリボン、電子装置、グラフェンナノリボンの製造方法及び電子装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020214870A JP7484701B2 (ja) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | グラフェンナノリボン前駆体、グラフェンナノリボン、電子装置、グラフェンナノリボンの製造方法及び電子装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022100723A JP2022100723A (ja) | 2022-07-06 |
| JP7484701B2 true JP7484701B2 (ja) | 2024-05-16 |
Family
ID=82271201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020214870A Active JP7484701B2 (ja) | 2020-12-24 | 2020-12-24 | グラフェンナノリボン前駆体、グラフェンナノリボン、電子装置、グラフェンナノリボンの製造方法及び電子装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7484701B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019048791A (ja) | 2017-09-12 | 2019-03-28 | 富士通株式会社 | 化合物、化合物の製造方法、グラフェンナノリボンの製造方法、グラフェンナノリボン及び半導体装置 |
| JP2019156791A (ja) | 2018-03-15 | 2019-09-19 | 富士通株式会社 | グラフェンナノリボン前駆体、グラフェンナノリボン及び電子装置、グラフェンナノリボン前駆体の製造方法及びグラフェンナノリボンの製造方法 |
-
2020
- 2020-12-24 JP JP2020214870A patent/JP7484701B2/ja active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019048791A (ja) | 2017-09-12 | 2019-03-28 | 富士通株式会社 | 化合物、化合物の製造方法、グラフェンナノリボンの製造方法、グラフェンナノリボン及び半導体装置 |
| JP2019156791A (ja) | 2018-03-15 | 2019-09-19 | 富士通株式会社 | グラフェンナノリボン前駆体、グラフェンナノリボン及び電子装置、グラフェンナノリボン前駆体の製造方法及びグラフェンナノリボンの製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| RIZZO Daniel J. et al.，Nature，2018年，vol.560，p.204－208，doi.org/10.1038/s41586-018-0376-8 |
| 成田 明光，グラフェンナノリボンの前駆体設計と構造制御，応用物理，日本，2019年，第８８巻、第９号，P.608－612 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022100723A (ja) | 2022-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6973208B2 (ja) | グラフェンナノリボン前駆体、グラフェンナノリボン及び電子装置、グラフェンナノリボン前駆体の製造方法及びグラフェンナノリボンの製造方法 | |
| JP5910294B2 (ja) | 電子装置及び積層構造体の製造方法 | |
| US20150144884A1 (en) | Graphene film, electronic device, and method for manufacturing electronic device | |
| US9929237B2 (en) | Method for manufacturing graphine film electronic device | |
| JP2007150156A (ja) | トランジスタおよびその製造方法 | |
| JP5590125B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2007158146A (ja) | 半導体デバイスおよびその製造方法 | |
| CN110892532A (zh) | 单极性n型或p型碳纳米管晶体管及其制造方法 | |
| Cabrero-Vilatela et al. | Atomic layer deposited oxide films as protective interface layers for integrated graphene transfer | |
| CN114171392A (zh) | 一种制备大面积高性能n型二维碲化钼场效应晶体管阵列的方法 | |
| JP6923288B2 (ja) | 共鳴トンネルダイオードの製造方法 | |
| JP6842042B2 (ja) | グラフェンナノリボン及びその製造に用いる前駆体分子 | |
| JP7484701B2 (ja) | グラフェンナノリボン前駆体、グラフェンナノリボン、電子装置、グラフェンナノリボンの製造方法及び電子装置の製造方法 | |
| JP7315166B2 (ja) | グラフェンナノリボンネットワーク膜の製造方法及び電子装置の製造方法 | |
| WO2018195761A1 (zh) | 一种基于二维材料的晶体管及其制备方法和晶体管阵列器件 | |
| JP7550346B2 (ja) | グラフェンナノリボンの製造方法、及びグラフェンナノリボン前駆体 | |
| WO2023115653A1 (zh) | 一种基于氧化铟锡的全透明薄膜晶体管及其制备方法 | |
| JP7465471B2 (ja) | グラフェンナノリボン、及びその製造方法、電子装置、並びにグラフェンナノリボン前駆体 | |
| JP6741439B2 (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JP6645226B2 (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
| KR101449278B1 (ko) | 반도체를 이용한 그래핀 성장 방법 | |
| JP7132131B2 (ja) | 薄膜トランジスタ、その製造方法、及び電子デバイス | |
| JP2022121449A (ja) | 化合物の製造方法及びグラフェンナノリボンの製造方法 | |
| CN115472504A (zh) | 一种垂直晶体管及其制备方法 | |
| JP2023085307A (ja) | グラフェンナノリボンの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230608 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240226 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240402 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240415 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7484701 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |