JPH07122198A - カーボンナノチューブトランジスタ - Google Patents
カーボンナノチューブトランジスタInfo
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- JPH07122198A JPH07122198A JP5266644A JP26664493A JPH07122198A JP H07122198 A JPH07122198 A JP H07122198A JP 5266644 A JP5266644 A JP 5266644A JP 26664493 A JP26664493 A JP 26664493A JP H07122198 A JPH07122198 A JP H07122198A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K85/221—Carbon nanotubes
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C2213/00—Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
- G11C2213/10—Resistive cells; Technology aspects
- G11C2213/17—Memory cell being a nanowire transistor
Abstract
提供する。 【構成】 カーボンナノチューブ電極14の両端に絶縁
体13を介してソース電極11とドレイン電極12を設
ける。ナノチューブは円筒形で中は通常、真空である。
従ってソース・ドレイン電極の間に電圧を印加すると、
ソース電極からドレイン電極に向かって電子が放出され
ドレイン電流となる。ナノチューブ14にゲート電圧を
印加すると、ドレインに到達する電子の数を制御するこ
とができトランジスタとして動作する。
Description
トランジスタに関する。
した図である。3極真空管では陰極21と陽極22間に
電圧を印加し、陰極21から電子を放出させ、陽極22
で受け取る。このときグリッド23に正電圧をかける
と、電子はグリッドに補足され陽極22に到達する数が
減少する。このようにグリッド23の電圧をコントロー
ルすることによって陰極21−陽極22間の電流を制御
することができ、トランジスタが構成できる。またこの
トランジスタは電子の走行経路を真空に保ためガラス管
24の中に封入されている。
極真空管は、半導体トランジスタと比べると寸法が大き
いという欠点があった。このことにより、陰極21から
陽極22への電子の走行時間が長い、高い印加電圧が必
要等の不都合が生じ、結果として動作が遅く消費電力が
高くなっていた。また集積化にも不向きであった。
し、半導体トランジスタを上回る性能を持ったカーボン
ナノチューブを用いた超小型で超高性能のトランジスタ
を提供することを目的としている。
なるカーボンナノチューブの両端に絶縁体を介してそれ
ぞれソース・ドレイン電極が設けられ、ソース電極とド
レイン電極の間に電圧が印加されてソース電極からドレ
イン電極に向かって電子が放出され、カーボンナノチュ
ーブに印加されるゲート電圧によってドレインに到達す
る電子の数を制御することを特徴とするカーボンナノチ
ューブトランジスタである。ソース電極の電子が放出さ
れる部分は絶縁体を設けず露出しておき、電子を放出し
やすくするとよい。
巻、第6号、第441頁(1992年)にあるようにナ
ノメートルサイズの黒鉛の円筒形の極微細管で、金属ま
たは半導体の性質を持つ導電体である。カーボンナノチ
ューブ(以下ナノチューブと略称する)の直径は2〜5
0nmと極めて小さい。また円筒壁は炭素の6員環でで
きており、酸素や窒素等のガスは透過できない。そのた
めナノチューブの内側は製造時に真空であれば、その後
は真空に保たれる。
して真空管式トランジスタを構成すれば、ナノチューブ
に正電圧を印加することで、ナノチューブ円筒壁に電子
を引きつけることができ、電流が変調できる。このナノ
チューブ真空管式トランジスタは、ナノチューブのサイ
ズを反映して極めて小型であるため、極めて低い電圧の
印加で電流が変調できる。また電子の走行距離も短くで
き、超高速で消費電力の極めて小さなトランジスタが実
現できる。
ある。以下図1を用いて本発明の実施例の説明を行う。
なるドレイン電極12とがアルミニウム酸化物からなる
絶縁体13をそれぞれ介してナノチューブ14で接続さ
れている。ナノチューブはゲート電極14となる。ソー
ス電極11とドレイン電極12間およびナノチューブ1
4からなるゲート電極はそれぞれ独立に電圧が印加され
る。ナノチューブゲート電極14とソース電極11およ
びドレイン電極12の間は絶縁体13によって完全に絶
縁されている。ナノチューブゲート電極14は直径が3
0nm長さが100nmである。また絶縁体13の厚さ
はそれぞれ10nmである。
素の6員環でできており、酸素や窒素等のガスは通過で
きない。そのため製造時にナノチューブゲート電極14
内部が真空であるならば、その後も内部はほぼ真空に保
たれる。(ナノチューブは通常、炭素電極を用いた真空
中のアーク放電で製造する。)図1のトランジスタの動
作は以下のように行われる。まずソース電極11とドレ
イン電極12間に電圧が印加されると、ソース電極表面
から電子が放出され、電解に引かれてドレイン電極12
に達する。このときナノチューブゲート電極14に正電
圧が印加されると、前記ソース電極11から放出された
電子の軌道は曲げられ、一部の電子がナノチューブゲー
ト電極14の方に流れる。従って、ナノチューブゲート
電極14に印加する電圧によってソース電極11−ドレ
イン電極12間の電流を変調するトランジスタ動作が得
られる。
cm程度の電解強度が必要であるが、ソース電極11と
ドレイン電極12間の距離が120nmと極めて短いこ
とと、ソース電極11とドレイン電極12の先端は30
nm程度であり著しく劣っており電解強度が高いことか
ら、mVオーダーの電圧で動作させることが可能であ
る。またゲート電圧とソースドレイン電圧の比は、ナノ
チューブゲート電極14の半径とソース電極11とドレ
イン電極12間の比(本実施例の場合1:8)に比例す
るため、ゲート電圧はソースドレイン電圧よりさらに低
くすることができ、高いゲインが得られる。
低電圧で動作しかも高いゲインを有するトランジスタが
得られる。低電圧動作のドランジスタはスイッチ時間が
短く、消費電力が小さくなる。また、ナノチューブの寸
法を反映して、超小型のトランジスタを構成できる。
明する。まずアーク放電等で絶縁基板上にナノチューブ
を堆積させ、真空を破らずに別のチャンバーに移す。次
に真空蒸着法でアルミニウム薄膜を厚さ数nm堆積す
る。次にまた別のチャンバに移して酸素プラズマ中で酸
化してアルミニウム酸化物を形成する。さらに別のチャ
ンバに移送してから、基板を大きく傾けてアルゴンを用
いた異方性エッチングを行うと、ナノチューブの両端の
アルミニウム酸化物が除去されナノチューブの両端を開
口することがきる。その後銅の薄膜を形成する。これは
銅を構成元素として含むガス(有機金属化合物など)を
基板上に流し、きわめて細く絞った電子ビームをナノチ
ューブの両端のソース・ドレイン電極となる部分にだけ
照射してガスを分解するとそこに銅薄膜パターンを堆積
できる。なお電極パターンを形成するには、電子ビーム
の照射以外に、STM(Scanning Tunne
ling Microscope)用の微細な針を、電
極を形成すべき部分に位置合わせし、前記のガスを流
し、基板との間に電流を流してガスを分解する方法もあ
る。
ーブを用いることで、極めて小型で、低電圧動作が可能
なトランジスタを提供できる。このようなトランジスタ
はスイッチング速度が大きく、消費電力が小さい等非常
に優れたトランジスタである。
チューブを用いたトランジスタの概略図。
図。
Claims (2)
- 【請求項1】 ゲート電極となるカーボンナノチューブ
の両端に絶縁体を介してそれぞれソース・ドレイン電極
が設けられ、ソース電極とドレイン電極の間に電圧が印
加されてソース電極からドレイン電極に向かって電子が
放出され、カーボンナノチューブに印加されるゲート電
圧によってドレインに到達する電子の数を制御すること
を特徴とするカーボンナノチューブトランジスタ。 - 【請求項2】 ソース電極の電子が放出される部分は絶
縁体が設けられていない請求項1に記載のカーボンナノ
チューブトランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5266644A JPH07118270B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | カーボンナノチューブトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5266644A JPH07118270B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | カーボンナノチューブトランジスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07122198A true JPH07122198A (ja) | 1995-05-12 |
JPH07118270B2 JPH07118270B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=17433697
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5266644A Expired - Lifetime JPH07118270B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | カーボンナノチューブトランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH07118270B2 (ja) |
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JPH07118270B2 (ja) | 1995-12-18 |
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