JPWO2009031525A1 - カーボンナノチューブ構造物及び薄膜トランジスタ - Google Patents
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Abstract
Description
12 ソース電極
13 ドレイン電極
14 ゲート電極
15 カーボンナノチューブ薄膜
16 絶縁体層
17 有機導電性高分子薄膜
18 カーボンナノチューブ
19 金属薄膜
本実施例では、実施形態例で説明した図4Aのカーボンナノチューブ構造物を以下の手順で作製した。まず、ガラス基板上にクロムを真空蒸着法により幅2mmの短冊状に100nmの膜厚で成膜して金属薄膜19とした。次いで、この金属薄膜19の直上に、ヨウ素をドーパントとしたポリチオフェン(アルドリッチ社製)のキシレン溶液を、ディスペンサ装置を用いて100nmの膜厚に成膜し、これを有機導電性高分子薄膜17とした。更に、ポリチオフェン薄膜の溶媒が乾燥し切る前に、カーボンナノチューブ(アルドリッチ社製)のジメチルホルムアミド分散液を用いてカーボンナノチューブ薄膜を製膜しカーボンナノチューブ構造物101を得た。カーボンナノチューブ薄膜はディスペンサ装置を使用し、金属薄膜19の短冊と直行する幅1mm長さ20mmの形状で形成した。
有機導電性高分子薄膜材料として表1に示した化合物を用いた以外は実施例1と全く同様にカーボンナノチューブ構造物を作製し、カーボンナノチューブ構造物102〜105を得た。作製したカーボンナノチューブ構造物102〜105について、実施例1と同様にカーボンナノチューブ構造物201との比を評価したところ、それぞれ表1に示す結果となり電流値の向上が見られた。なお、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレンには、ポリアニリン(アルドリッチ社製)、ポリピロール(アルドリッチ社製)、ポリアセチレン(H.Shirakawaら著、ジャーナル オブ ケミカル ソサイエティ ケミカルコミュニケーションズ(J.Chem.Soc.Chem.Commun.)、578頁、1977年に記載の方法で合成)を用いた。
本実施例では、実施形態例で説明した図4Bのカーボンナノチューブ構造物を以下の手順で作製した。まず、プラスチック基板であるポリエチレンナフタレート基板上に金を真空蒸着法により幅2mmの短冊状に100nmの膜厚で成膜して金属薄膜19とした。次いで、カーボンナノチューブ(アルドリッチ社製)のジメチルホルムアミド分散液を用いてカーボンナノチューブ薄膜を製膜した。カーボンナノチューブ薄膜はディスペンサ装置を使用し、金属薄膜19の短冊と直行する幅1mm長さ20mmの形状で形成した。更にこの金属薄膜19とカーボンナノチューブの交点の直上に、ヨウ素をドーパントとしたポリチオフェン(アルドリッチ社製)のキシレン溶液を、ディスペンサ装置を用いて100nmの膜厚に成膜し、カーボンナノチューブ構造物106を得た。
有機導電性高分子薄膜材料として表2に示した化合物を用いた以外は実施例6と全く同様にカーボンナノチューブ構造物を作製し、カーボンナノチューブ構造物107〜110を得た。作製したカーボンナノチューブ構造物107〜110について、実施例6と同様にカーボンナノチューブ構造物202との比を評価したところ、それぞれ表2に示す結果となり電流値の向上が見られた。なお、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレンには、ポリアニリン(アルドリッチ社製)、ポリピロール(アルドリッチ社製)、ポリアセチレン(H.Shirakawaら著、ジャーナル オブ ケミカル ソサイエティ ケミカルコミュニケーションズ(J.Chem.Soc.Chem.Commun.)、578頁、1977年に記載の方法で合成)を用いた。
カーボンナノチューブ構造物202を直径2cmの円柱に巻きつけ、巻きつける前の電流値と巻きつけた後の電流値を測定したところ、巻きつけた後の電流値は巻きつける前の電流値の0.75であった。
カーボンナノチューブ構造物106を比較例1と同様の試験を実施したところ、円柱に巻きつけた後の電流値は巻きつける前の電流値の0.97であり、比較例1よりも変化量が小さかった。
本実施例では、実施形態例で説明した図6AのカーボンナノチューブTFTを以下の手順で作製した。まず、ガラス基板11上にクロムを真空蒸着法により10nm、金を真空蒸着法により90nm製膜しゲート電極14とした。ゲート電極14の上に、二酸化ケイ素膜をスパッタリング法によって200nmの膜厚に成膜し、これを絶縁体層16とした。絶縁体層16の上にクロムを真空蒸着法により10nm、金を真空蒸着法により90nm製膜しソース電極12、ドレイン電極13を形成した。ソース電極12、ドレイン電極13はメタルシャドウマスクを使って製膜し、2電極間は300μmの間隔になるように配置した。ソース電極12及びドレイン電極13の直上に、ヨウ素をドーパントとしたポリチオフェン(アルドリッチ社製)のキシレン溶液を、ディスペンサ装置を用いて100nmの膜厚に成膜し、これを有機導電性高分子薄膜17とした。更に、ポリチオフェン薄膜の溶媒が乾燥し切る前に、カーボンナノチューブ(アルドリッチ社製)のジメチルホルムアミド分散液を用いてカーボンナノチューブ薄膜15を製膜しカーボンナノチューブTFT301を得た。カーボンナノチューブ薄膜15はディスペンサ装置を使用し、ソース・ドレイン電極の上、及び間にチャネル幅2mmになるように形成した。
有機導電性高分子薄膜材料として表3に示した化合物を用いた以外は実施例12と全く同様にカーボンナノチューブTFTを作製し、カーボンナノチューブTFT302〜305を得た。作製したカーボンナノチューブTFT302〜305について、実施例12と同様にカーボンナノチューブTFT401との比を評価したところ、それぞれ表3に示す結果となり素子特性の向上が見られた。なお、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレンには、ポリアニリン(アルドリッチ社製)、ポリピロール(アルドリッチ社製)、ポリアセチレン(H.Shirakawaら著、ジャーナル オブ ケミカル ソサイエティ ケミカルコミュニケーションズ(J.Chem.Soc.Chem.Commun.)、578頁、1977年に記載の方法で合成)を用いた。
本実施例では、実施形態例で説明した図6BのカーボンナノチューブTFTを以下の手順で作製した。まず、プラスチック材料であるポリエチレンナフタレート基板11上に金を真空蒸着法により100nm製膜しゲート電極14とした。ゲート電極14の上に、二酸化ケイ素膜をスパッタリング法によって200nmの膜厚に成膜し、これを絶縁体層16とした。絶縁体層16の上にクロムを真空蒸着法により10nm、金を真空蒸着法により90nm製膜しソース電極12、ドレイン電極13を形成した。ソース電極12、ドレイン電極13はメタルシャドウマスクを使って製膜し、2電極間は300μmの間隔になるように配置した。続いて、カーボンナノチューブ(アルドリッチ社製)のジメチルホルムアミド分散液を用いてカーボンナノチューブ薄膜15を製膜しカーボンナノチューブチャネルを形成した。カーボンナノチューブ薄膜15はディスペンサ装置を使用し、ソース・ドレイン電極の上及び間にチャネル幅2mmになるように形成した。さらに、カーボンナノチューブチャネルとソース・ドレイン電極との交点の直上にヨウ素をドーパントとしたポリチオフェン(アルドリッチ社製)のキシレン溶液をディスペンサ装置を用いて有機導電性高分子薄膜17を100nmの膜厚に成膜した。これにより、カーボンナノチューブTFT306を得た。
有機導電性高分子薄膜材料として表4に示した化合物を用いた以外は実施例17と全く同様にカーボンナノチューブTFTを作製し、カーボンナノチューブTFT307〜310を得た。作製したカーボンナノチューブTFT307〜310について、実施例17と同様にカーボンナノチューブTFT402との比を評価したところ、それぞれ表4に示す結果となり電流値の向上が見られた。なお、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレンには、ポリアニリン(アルドリッチ社製)、ポリピロール(アルドリッチ社製)、ポリアセチレン(H.Shirakawaら著、ジャーナル オブ ケミカル ソサイエティ ケミカルコミュニケーションズ(J.Chem.Soc.Chem.Commun.)、578頁、1977年に記載の方法で合成)を用いた。
カーボンナノチューブTFT402を直径2cmの円柱に巻きつけ、まきつける前の電流値とまきつけた後でソース・ドレイン間の電圧に10V印加し、ゲート電圧に−2V印加した際のソース・ドレイン間の電流値を測定した。巻きつけた後の電流値は巻きつける前の電流値の0.42であった。
カーボンナノチューブTFT306を比較例2と同様の試験を実施したところ、円柱に巻きつけた後の電流値は巻きつける前の電流値の0.88であり、比較例2よりも変化量が小さかった。
Claims (14)
- 金属薄膜とカーボンナノチューブ薄膜と有機導電性高分子薄膜を含み、該カーボンナノチューブ薄膜と該有機導電性高分子薄膜とが接していることを特徴とするカーボンナノチューブ構造物。
- 前記有機導電性高分子薄膜が、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン及びポリチオフェンからなる群から選択される少なくとも1種のポリマーを主鎖として含有する有機導電性高分子を含むことを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ構造物。
- 前記有機導電性高分子薄膜が、分子性ドナー及びイオン性ドナーから選択される1種以上のドナー、又は、分子性アクセプター及びイオン性アクセプターから選択される1種以上のアクセプターを、ドーパントとして含有することを特徴とする請求項1又は2に記載のカーボンナノチューブ構造物。
- 前記有機導電性高分子薄膜が、有機導電性高分子を含有する塗布液を塗布して成膜されたものである請求項1から3のいずれかに記載のカーボンナノチューブ構造物。
- 前記カーボンナノチューブ薄膜が、カーボンナノチューブを含有する塗布液を塗布して成膜されたものである請求項1から4のいずれかに記載のカーボンナノチューブ構造物。
- 前記カーボンナノチューブ構造物は、絶縁性材料上に前記金属薄膜とカーボンナノチューブ薄膜と有機導電性高分子薄膜とが形成されたものである請求項1から5のいずれかに記載のカーボンナノチューブ構造物。
- 絶縁性材料上に、前記金属薄膜、前記カーボンナノチューブ薄膜、前記有機導電性高分子薄膜の順に積層してなる請求項6に記載のカーボンナノチューブ構造物。
- 絶縁性材料上に、前記金属薄膜、前記有機導電性高分子薄膜、前記カーボンナノチューブ薄膜の順に積層してなる請求項6に記載のカーボンナノチューブ構造物。
- 前記有機導電性高分子薄膜及びカーボンナノチューブ薄膜が、有機導電性高分子を含有する第1の塗布液を塗布し、該塗布液に含まれる溶媒若しくは分散媒が完全に除去される前に、カーボンナノチューブを含有する第2の塗布液を塗布して、第1及び第2の塗布液に含まれる溶媒若しくは分散媒を除去して成膜されたものである請求項8に記載のカーボンナノチューブ構造物。
- 互いに離間したソース/ドレイン電極と、チャネルと、前記ソース/ドレイン電極と離間しかつゲート絶縁膜を介して前記チャネルに接するゲート電極とを有する薄膜トランジスタにおいて、
前記チャネルと前記ソース/ドレイン電極とが重なる領域に、前記ソース/ドレイン電極を前記金属薄膜とした請求項1から9のいずれかに記載のカーボンナノチューブ構造物を有する薄膜トランジスタ。 - 前記チャネルの材料が、半導体特性を有するカーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項10に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記チャネルの材料が、前記カーボンナノチューブ構造物中のカーボンナノチューブ薄膜を構成する請求項11に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記薄膜トランジスタは、可撓性の絶縁性基板上に形成されたものである請求項10から12のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
- 前記可撓性の絶縁性基板は、プラスチックフィルムである請求項13に記載の薄膜トランジスタ。
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