TWI823008B - 碳奈米管分散液、使用其的半導體元件的製造方法及無線通訊裝置的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題在於提供一種能夠藉由噴墨而高精度地塗佈於所期望的位置的碳奈米管分散液，其主旨為一種碳奈米管分散液，其至少含有：碳奈米管複合體，於碳奈米管表面的至少一部分附著有共軛系聚合體；以及溶劑，所述碳奈米管分散液的特徵在於：所述共軛系聚合體具有通式(1)所表示的側鏈，所述溶劑為單一或混合溶劑，所述單一或混合溶劑的黏度為5cP~40cP，所述單一或混合溶劑含有沸點為150℃~290℃或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑。

Description

碳奈米管分散液、使用其的半導體元件的製造 方法及無線通訊裝置的製造方法
本發明是有關於一種碳奈米管分散液、使用其的半導體元件的製造方法及無線通訊裝置的製造方法。
近年來，作為非接觸型標籤，正在推進開發使用無線射頻識別(Radio Frequency IDentification，RFID)技術的無線通訊系統。於RFID系統中，於稱為讀寫器的無線收發機與RFID標籤之間進行無線通訊。
RFID標籤被期待用於物流管理、商品管理、防止扒竊等多種用途中，於交通卡等積體電路(integrated circuit，IC)卡、商品標籤等一部分用途中導入。RFID標籤具有IC晶片與天線。設置於RFID標籤內的天線接收由讀寫器發送的載波，而使IC晶片內的驅動電路運作。
RFID標籤被期待於所有商品中使用。因此，必須降低RFID標籤的製造成本。因此，於RFID標籤的製造製程中，研究利用自使用真空或高溫的製程中脫離，而使用塗佈、印刷技術的可撓性且廉價的製程。
例如，於IC晶片內的驅動電路中的電晶體中，考慮將 可應用噴墨技術或旋塗技術等的有機半導體用作半導體層的材料。因此，積極研究代替先前的無機半導體而使用碳奈米管(carbon nanotube，CNT)或有機半導體的場效型電晶體(以下，稱為FET(field effect transistor))(例如，參照專利文獻1~專利文獻2及非專利文獻1~非專利文獻2)。該動向不限於RFID標籤，例如於用作感測器或顯示器用薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)陣列等的半導體中亦可看到(例如，參照專利文獻3)。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2009/139339號
[專利文獻2]國際公開第2017/130836號
[專利文獻3]國際公開第2015/12186號
[非專利文獻]
[非專利文獻1] 「奈米快報(Nano Letters)」 . 16, p. 5120-5128 (2016)
[非專利文獻2]「應用物理學快報(Applied Physics Letters)」. 112, p. 033103 (2018)
於驅動電路或TFT陣列中分別配置有電晶體，需要於各電晶體位置形成半導體層的技術。作為其候補技術，可列舉如下技術：藉由噴墨於所期望的位置塗佈半導體層材料的溶液並使其 乾燥，藉此形成半導體層。
然而，關於利用專利文獻1~專利文獻3以及非專利文獻1及非專利文獻2中記載的技術而製作的碳奈米管分散液，存在如下課題：基於噴墨的塗佈性差，引起衛星小體(satellite)(噴墨塗敷液的飛散)的發生或塗佈位置精度不充分等現象，電晶體特性的偏差變大。
發明者等人發現其是因為使用了甲苯(黏度1.5cP)或N-甲基吡咯啶酮(黏度1.9cP)等低黏度的溶劑。然而，若為了處於較佳的黏度範圍而添加增稠劑，則於形成半導體元件的情況下，存在產生由增稠劑引起的導電阻礙而元件特性不充分的問題。作為其他方法，可列舉使用較佳的黏度的溶劑，但先前的CNT複合體無法良好地分散於此種黏度的溶劑中。
因此，本發明的目的在於提供一種能夠藉由噴墨而高精度地塗佈於所期望的位置的碳奈米管分散液。
為了解決所述課題，本發明具有以下構成。
即，本發明為一種碳奈米管分散液，其至少含有：碳奈米管複合體，於碳奈米管表面的至少一部分附著有共軛系聚合體；以及溶劑，所述碳奈米管分散液的特徵在於：所述共軛系聚合體具有通式(1)所表示的側鏈，所述溶劑為單一或混合溶劑，所述單一或混合溶劑的黏度為5cP~40cP，所述單一或混合溶劑含有沸點為150℃~290℃的溶劑或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑。
Figure 109119113-A0305-02-0006-2
(通式(1)中，R1表示伸烷基或伸環烷基。X表示單鍵、伸烯基、伸炔基、伸芳基或伸雜芳基。A表示羥基、烷基巰基、烷基亞磺醯基、烷基磺醯基、烷基胺基羰基、二烷基胺基羰基、N-烷基羰基胺基、N-烷基-N-烷基羰基胺基、或通式(2)所表示的基。)
Figure 109119113-A0305-02-0006-3
(通式(2)中，R2表示伸烷基。R3表示氫原子或羥基。m表示1以上的整數。)
根據本發明，可獲得能夠藉由噴墨而高精度地塗佈於所期望的位置的碳奈米管分散液。另外，可提供使用其的半導體元件及無線通訊裝置的製造方法。
1:基材
2:閘極電極
3:閘極絕緣層
4:半導體層
5:源極電極
6:汲極電極
7:CNT複合體
8:第二絕緣層
50:天線
圖1是表示使用本發明的實施形態的CNT分散液而形成的半 導體元件的示意剖面圖。
圖2是表示使用本發明的實施形態的CNT分散液而形成的半導體元件的示意剖面圖。
圖3是表示使用本發明的實施形態的CNT分散液而形成的半導體元件的示意剖面圖。
圖4是表示無線通訊裝置的一例的方塊圖。
以下，對碳奈米管分散液、使用其的半導體元件的製造方法及無線通訊裝置的製造方法的較佳實施形態進行詳細說明。其中，本發明並不限定於以下的實施形態，可根據目的或用途進行各種變更來實施。
<碳奈米管分散液>
碳奈米管(以下，稱為CNT)分散液至少含有：CNT複合體，於CNT表面的至少一部分附著有具有後述的通式(1)所表示的側鏈的共軛系聚合體；以及溶劑，具有後述的組成及特性。
(CNT複合體)
CNT複合體是於CNT表面的至少一部分附著有具有後述的通式(1)所表示的側鏈的共軛系聚合體。
藉由使共軛系聚合體附著於CNT表面的至少一部分，可於不損及CNT所保有的高的電性特性的情況下，將CNT均勻分散於溶液中。若使用均勻分散有CNT的溶液，則可藉由塗佈法來形成均勻分散的CNT膜。藉此，可實現高的半導體特性。
所謂於CNT表面的至少一部分附著有共軛系聚合體的狀態，是指共軛系聚合體包覆CNT表面的一部分、或者全部的狀態。推測共軛系聚合體可包覆CNT的原因在於：藉由源自兩者的共軛系結構的π電子雲重疊，而產生相互作用。
CNT是否由共軛系聚合體所包覆，可根據CNT的反射色來判斷。被包覆的CNT的反射色與未被包覆的CNT的反射色不同，且接近共軛系聚合體的反射色。可以定量的方式，藉由X射線光電子分光(XPS)等元素分析來確認附著物對於CNT的存在或測定CNT與附著物的重量比。共軛系聚合體較佳為包覆CNT表面的5%以上且90%以下，更佳為70%以下，進而佳為50%以下。
作為使共軛系聚合體附著於CNT的方法，可列舉：(I)於熔融的共軛系聚合體中添加CNT而混合的方法；(II)使共軛系聚合體溶解於溶劑中，於其中添加CNT而混合的方法；(III)利用超音波等，使CNT預分散於溶劑中，向其中添加共軛系聚合體而混合的方法；(IV)於溶劑中放入共軛系聚合體與CNT，對該混合體系照射超音波而混合的方法等。本發明中，可使用任一種方法，亦可將多種方法加以組合。
(CNT)
作為CNT，可使用：一片碳膜(石墨烯、片)捲繞為圓筒狀的單層CNT，兩片石墨烯、片捲繞為同心圓狀的兩層CNT，多片石墨烯、片捲繞為同心圓狀的多層CNT的任一者。為了獲得高的半導體特性，較佳為使用單層CNT。CNT可利用電弧放電法、化 學氣相沈積法(CVD(chemical vapor deposition)法)、雷射-剝蝕法等而獲得。
另外，CNT更佳為包含80重量%以上的半導體型CNT。進而佳為包含90重量%以上的半導體型CNT，特佳為包含95重量%以上的半導體型CNT。作為於CNT中包含80重量%以上的半導體型CNT的方法，可使用已知的方法。例如可列舉：於密度梯度劑的共存下進行超離心的方法；使特定的化合物選擇性地附著於半導體型或金屬型CNT的表面，利用溶解性的差來進行分離的方法；利用電性性質的差，藉由電泳等來進行分離的方法等。作為測定CNT中的半導體型CNT的含有率的方法，可列舉：根據可見-近紅外吸收光譜的吸收面積比來算出的方法、或根據拉曼光譜的強度比來算出的方法等。
本發明中，於將CNT用於半導體元件的半導體層的情況下，CNT的長度較佳為較源極電極與汲極電極之間的距離(以下，為「電極間距離」)更短。CNT的平均長度雖亦取決於電極間距離，但較佳為2μm以下，更佳為1μm以下。作為縮短CNT的長度的方法，可列舉酸處理、冷凍粉碎處理等。
所謂CNT的平均長度是指隨機拾取的20根CNT的長度的平均值。作為CNT平均長度的測定方法，可列舉如下方法：自利用原子力顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、穿透式電子顯微鏡等所獲得的圖像中，隨機拾取20根CNT，獲得該些的長度的平均值。
一般市售的CNT於長度上存在分佈，有時包含較電極 間距離更長的CNT。因此，較佳為添加使CNT較電極間距離更短的步驟。例如，藉由利用硝酸、硫酸等的酸處理、超音波處理、或冷凍粉碎法等將CNT切割為短纖維狀的方法有效。另外，就提高CNT的純度的方面而言，進而佳為併用利用過濾器的分離。
另外，CNT的直徑並無特別限定，較佳為1nm以上且100nm以下，作為上限，更佳為50nm以下。
本發明中，較佳為設置使CNT均勻分散於溶劑中，利用過濾器對分散液進行過濾的步驟。藉由自濾液中獲得較過濾器孔徑更小的CNT，而效率良好地獲得較電極間距離更短的CNT。該情況下，作為過濾器，可較佳地使用膜濾器。用於過濾的過濾器的孔徑只要較電極間距離更小即可，較佳為0.5μm~10μm。
(共軛系聚合體)
本發明中，所謂共軛系聚合體是指重複單元取共軛結構且聚合度為2以上的化合物。作為共軛系聚合體，可列舉：聚噻吩系聚合體、聚吡咯系聚合體、聚苯胺系聚合體、聚乙炔系聚合體、聚對苯系聚合體、聚對苯乙炔系聚合體等，但並無特別限定。作為所述聚合體，可較佳地使用單一的單體單元排列而成者，亦可較佳地使用將不同的單體單元進行嵌段共聚而成者、進行無規共聚而成者、及進行接枝聚合而成者。
於所述聚合體中，本發明中就對CNT的附著容易且容易形成CNT複合體的觀點而言，較佳為於重複單元中包含芴單元或噻吩單元的共軛系聚合體。進而，更佳為於重複單元中包含環 中具有含氮雙鍵的縮合雜芳基單元者。
作為環中具有含氮雙鍵的縮合雜芳基單元，可列舉：噻吩並吡咯、吡咯並噻唑、吡咯並噠嗪、苯並咪唑、苯並三唑、苯並噁唑、苯並噻唑、苯並噻二唑、喹啉、喹噁啉、苯並三嗪、噻吩並噁唑、噻吩並吡啶、噻吩並噻嗪、噻吩並吡嗪等單元。於該些中，特佳為苯並噻二唑單元或喹噁啉單元。藉由具有該些單元，CNT與共軛系聚合體的密接性增加，可使CNT更良好地分散。
本發明中，共軛系聚合體具有通式(1)所表示的側鏈。
Figure 109119113-A0305-02-0011-4
通式(1)中，R1表示伸烷基或伸環烷基。X表示單鍵、伸烯基、伸炔基、伸芳基或伸雜芳基。A表示羥基、烷基巰基、烷基亞磺醯基、烷基磺醯基、烷基胺基羰基、二烷基胺基羰基、N-烷基羰基胺基、N-烷基-N-烷基羰基胺基、或通式(2)所表示的基。
Figure 109119113-A0305-02-0011-5
通式(2)中，R2表示伸烷基。R3表示氫原子或羥基。m表示1以上的整數。於m為2以上時，各伸烷基相互可相同亦 可不同。
附著有具有通式(1)所表示的側鏈的共軛系聚合體的CNT複合體於溶劑中的分散性良好。特別是該CNT複合體良好地分散於噴墨塗佈中作為較佳黏度的5cP~40cP左右的溶劑中。推斷其是因為藉由通式(1)所表示的側鏈，共軛系聚合體於溶劑內的分子運動的情況發生變化，與較佳黏度的溶劑的相容性良好。
就進一步提高所述效果的觀點而言，A較佳為烷基磺醯基、二烷基胺基羰基、N-烷基-N-烷基羰基胺基、或通式(2)所表示的且m為2以上的整數所表示的基。m較佳為10以下，更佳為8以下，進而佳為5以下。
所謂伸烷基表示二價(鍵結部位為兩個部位)的飽和脂肪族烴基，例如可列舉：伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸己基等。伸烷基可具有取代基亦可不具有取代基。另外，伸烷基的碳數並無特別限定，就獲取的容易性或成本的方面而言，於R1的情況下，較佳為1以上且20以下，更佳為1以上且8以下，於R2的情況下，較佳為1以上且10以下，更佳為1以上且4以下。
所謂伸環烷基表示二價的飽和脂環式烴基，例如可列舉：伸環丙基、伸環丁基、伸環戊基、伸環己基等。伸環烷基可具有取代基亦可不具有取代基。另外，伸環烷基的碳數並無特別限定，就獲取的容易性或成本的方面而言，較佳為3以上且20以下，更佳為3以上且8以下。
所謂伸烯基表示二價的不飽和脂肪族烴基，例如可列 舉：伸乙烯基、伸丙烯基、伸丁烯基、伸己烯基等。伸烯基可具有取代基亦可不具有取代基。另外，伸烯基的碳數並無特別限定，就獲取的容易性或成本的方面而言，較佳為2以上且20以下，更佳為2以上且8以下。
所謂伸炔基表示二價的不飽和脂肪族烴基，例如可列舉：伸乙炔基、伸丙炔基、伸丁炔基、伸己炔基等。伸炔基可具有取代基亦可不具有取代基。另外，伸炔基的碳數並無特別限定，就獲取的容易性或成本的方面而言，較佳為2以上且20以下，更佳為2以上且8以下。
所謂伸芳基表示二價的芳香族烴基，例如可列舉：伸苯基、伸萘基、伸聯苯基、伸菲基、伸蒽基、伸三聯苯基、伸芘基、伸芴基、伸苝基等。可未經取代亦可經取代。伸芳基的碳數並無特別限定，較佳為6以上且40以下的範圍。
所謂伸雜芳基表示二價的雜芳香環基，例如除了伸吡啶基、伸吡嗪基、伸喹啉基(quinolinylene)、伸異喹啉基(isoquinolinylene)、伸喹噁啉基(quinoxalinylene)、伸吖啶基、伸吲哚基、伸咔唑基等以外，可列舉由苯並呋喃、二苯並呋喃、苯並噻吩、二苯並噻吩、苯並二噻吩、苯並矽羅(benzosilole)及二苯並矽羅等雜芳香環所衍生的二價基等。可未經取代亦可經取代。伸雜芳基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且30以下的範圍。
所謂烷基巰基表示甲基巰基、乙基巰基、正丙基巰基等 將巰基的一者經脂肪族烴基所取代的官能基。烷基巰基可具有取代基亦可不具有取代基。烷基巰基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
所謂烷基亞磺醯基表示甲基亞磺醯基、乙基亞磺醯基、正丙基亞磺醯基等將亞磺醯基的一者經脂肪族烴基所取代的官能基。烷基亞磺醯基可具有取代基亦可不具有取代基。烷基亞磺醯基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
所謂烷基磺醯基表示甲基磺醯基、乙基磺醯基、正丙基磺醯基等將磺醯基的一者經脂肪族烴基所取代的官能基。烷基磺醯基可具有取代基亦可不具有取代基。烷基磺醯基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
所謂烷基胺基羰基表示將羰基鍵的一者經甲基胺基、乙基胺基等烷基胺基所取代的官能基。烷基胺基羰基可具有取代基亦可不具有取代基。烷基胺基羰基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
所謂二烷基胺基羰基表示將羰基鍵的一者經二甲基胺基、二乙基胺基、乙基丁基胺基等二烷基胺基所取代的官能基。二烷基胺基羰基可具有取代基亦可不具有取代基。二烷基胺基羰基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
所謂N-烷基羰基胺基表示於胺基上鍵結有乙醯基等烷基羰基的官能基。N-烷基羰基胺基可具有取代基亦可不具有取代基。N-烷基羰基胺基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以 下的範圍。
所謂N-烷基-N-烷基羰基胺基表示於胺基上鍵結有甲基、乙基等脂肪族烴基、及乙醯基等烷基羰基的官能基。N-烷基-N-烷基羰基胺基可具有取代基亦可不具有取代基。N-烷基-N-烷基羰基胺基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
所謂脂肪族烴基例如可列舉：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、第二丁基、第三丁基等。脂肪族烴基可具有取代基亦可不具有取代基。另外，脂肪族烴基的碳數並無特別限定，就獲取的容易性或成本的方面而言，較佳為1以上且20以下，更佳為1以上且8以下。
所謂烷基胺基表示於胺基上鍵結有甲基胺基、乙基胺基、正丙基胺基等脂肪族烴基的官能基。烷基胺基可具有取代基亦可不具有取代基。烷基胺基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
所謂二烷基胺基表示於胺基上鍵結有兩個二甲基胺基、二乙基胺基等脂肪族烴基的官能基。兩個脂肪族烴基相互可相同亦可不同。二烷基胺基可具有取代基亦可不具有取代基。二烷基胺基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
所謂烷基羰基例如表示乙醯基、己醯基等將羰基鍵的一者經脂肪族烴基所取代的官能基。烷基羰基可具有取代基亦可不具有取代基。烷基羰基的碳數並無特別限定，較佳為2以上且20以下的範圍。
作為本發明中較佳地使用的共軛系聚合體的具體例，可列舉具有下述結構者。其中並不限於該些。
[化5]
Figure 109119113-A0305-02-0017-6
[化6]
Figure 109119113-A0305-02-0018-7
[化7]
Figure 109119113-A0305-02-0019-8
[化8]
Figure 109119113-A0305-02-0020-9
[化9]
Figure 109119113-A0305-02-0021-10
[化10]
Figure 109119113-A0305-02-0022-11
再者，所謂此處所述的側鏈是鍵結於共軛系聚合體的主鏈的基。作為共軛系聚合體的主鏈，(1)共軛結構、(2)藉由將共軛結構彼此鍵結而形成環結構的不飽和基相當於此。作為(2)，例如芴單元的9位的碳原子包含於主鏈中。
n表示共軛系聚合體的聚合度，較佳為2~1000的範圍。考慮到對CNT的附著的容易度，n更佳為3~500的範圍。於本發明中，聚合度n是根據重量平均分子量所求出的值。重量平均分子量是使用凝膠滲透層析法(gel permeation chromatography，GPC)進行測定，並使用聚苯乙烯的標準試樣進行換算來求出。另外，就對CNT的附著的容易度而言，共軛系聚合體的重量平均分子量較佳為1000以上。
另外，具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量與共軛系聚合體的所有單元的數量的比率[具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量/所述共軛系聚合體的所有單元的數量]較佳為1/5~1/1。藉由處於該範圍，可進一步提高與較佳黏度的溶劑的相容性。
所謂此處所述的單元，作為共軛系聚合體的主鏈中所含的二價基，被理解為包含一個選自由伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基及伸雜芳基所組成的群組中的任一種而成的二價基。所謂單元的數量是指將重複單元中的主鏈的伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基或伸雜芳基分別作為一個單元而計數時的數量。「具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量」是指單元中具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量，「共軛系聚合體的所有單元的數量」是指單元的合計數。例如，聚合體[4]中[具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量/共軛系聚合體的所有單元的數量]=1/1，聚合體[14]中[具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量/共軛系聚合體的所有單元 的數量]=2/3，聚合體[16]中[具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量/共軛系聚合體的所有單元的數量]=4/5。
共軛系聚合體可利用公知的方法來合成。例如，作為將噻吩彼此連結的方法，可列舉：將鹵化噻吩與噻吩硼酸或噻吩硼酸酯於鈀觸媒下進行偶合的方法、將鹵化噻吩與噻吩格任亞試劑(Grignard reagent)於鎳或鈀觸媒下進行偶合的方法。另外，於將其他單元與噻吩單元連結的情況下，亦可利用相同的方法使經鹵化的其他單元與噻吩單元進行偶合。另外，將聚合性官能基導入至以所述方式獲得的單體的末端，並於鈀觸媒或鎳觸媒下進行聚合，藉此可獲得共軛系聚合體。
共軛系聚合體較佳為使用將合成過程中使用的原料或副產物等雜質去除者。作為去除雜質的方法，例如可使用矽膠管柱層析法、索氏萃取法(Soxhlet extraction method)、過濾法、離子交換法、螯合物法等。亦可將該些方法組合兩種以上。
<溶劑>
本發明的CNT分散液藉由使用所述共軛系聚合體及具有以下組成及特性的溶劑，兼顧噴墨塗佈性及CNT分散性。
溶劑為單一或混合溶劑，所述單一或混合溶劑的黏度為5cP~40cP，所述單一或混合溶劑含有沸點為150℃~290℃或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑。
所謂單一或混合溶劑的黏度，於溶劑為單一成分的情況下，是指其本身的黏度，於包含兩種以上的溶劑的混合溶劑的情 況下，是指該混合溶劑的黏度。
所謂單一或混合溶劑含有沸點為150℃~290℃或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑，於溶劑為單一成分的情況下，是指其本身的沸點或蒸氣壓為所述範圍，於包含兩種以上的溶劑的混合溶劑的情況下，是指各溶劑中至少一種的沸點或蒸氣壓為所述範圍。
藉由單一或混合溶劑的黏度為5cP~40cP，可抑制藉由噴墨進行的塗佈中的衛星小體的產生，且可提高塗佈位置的精度。單一或混合溶劑的黏度更佳為5cP~20cP，進而佳為7cP~13cP。本發明中使用的單一或混合溶劑的黏度是使用錐板型黏度計於25℃下測定而得的值。黏度的測定方法將於後敘述。再者，使CNT複合體分散於單一或混合溶劑中而製作的CNT分散液的黏度通常與所使用的溶劑的黏度為相同程度。
作為黏度為5cP~40cP的單一溶劑的具體例，可列舉：苯甲酸苄酯、α-四氫萘酮、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、1-甲氧基萘、鄰大茴香酸甲酯、苄基醇、乙二醇單苯醚、丙二醇單苯醚、苯基二甘醇、N-辛基吡咯啶酮、N-環己基吡咯啶酮、二乙二醇單丁醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單丁醚、三乙酸甘油酯(triacetin)等。另外，藉由單一或混合溶劑含有沸點為150℃~290℃或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑，可避免CNT分散液於噴墨頭的塗敷口乾燥而引起的噴墨頭堵塞，且可藉由乾燥步驟使噴出至基材上的CNT分散液乾燥。所述沸點更佳為170℃~270 ℃。所述蒸氣壓更佳為1.1Pa~400Pa。再者，所述蒸氣壓為20℃下的值。
作為沸點或蒸氣壓為所述範圍的溶劑的具體例，例如可列舉：4-氯甲苯、鄰二氯苯、間二氯苯、1-溴-2-氯苯、1,2,4-三氯苯、2,3-二氯甲苯、1-氯萘、3-苯氧基甲苯、藜蘆醚(veratrole)、α-四氫萘酮、鄰苯二甲酸二甲酯、1-甲氧基萘、鄰大茴香酸甲酯、苄基醇、乙二醇單苯醚、丙二醇單苯醚、苯基二甘醇、二乙二醇單丁醚、二丙二醇單丁醚、二丙二醇單甲醚、二乙二醇甲醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單丁醚、三乙酸甘油酯、萜品醇等。另外，製成混合溶劑時，該混合溶劑較佳為於所有溶劑中含有5重量%以上的鹵素系芳香族溶劑。藉由在所有溶劑中含有5重量%以上的鹵素系芳香族溶劑，容易將溶劑的極性及黏度調整為較佳的範圍。另外，鹵素系芳香族溶劑與CNT的相容性良好，亦可提高CNT分散性。更佳為於所有溶劑中含有5重量%以上且50重量%以下、進而佳為15重量%以上且35重量%以下的鹵素系芳香族溶劑。
作為鹵素系芳香族溶劑，例如可列舉：氯苯、4-氯甲苯、鄰二氯苯、間二氯苯、1-溴-2-氯苯、1,2,4-三氯苯、2,3-二氯甲苯、1-氯萘等。
於在鹵素系芳香族溶劑與其他溶劑的混合溶劑中設為所述黏度範圍的情況下，作為該其他溶劑，例如可列舉：苯甲酸苄酯、藜蘆醚、α-四氫萘酮、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二 乙酯、1-甲氧基萘、鄰大茴香酸甲酯、苄基醇、乙二醇單苯醚、丙二醇單苯醚、苯基二甘醇、N-辛基吡咯啶酮、N-環己基吡咯啶酮、二乙二醇單丁醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單丁醚、三乙酸甘油酯等。其中，作為其他溶劑，較佳為芳香族溶劑或萜烯系溶劑。該溶劑與本發明的共軛系聚合體的相容性特別良好，可提高CNT分散性。較佳者例如可列舉：苯甲酸苄酯、α-四氫萘酮、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、1-甲氧基萘、鄰大茴香酸甲酯、苄基醇、乙二醇單苯醚、丙二醇單苯醚、苯基二甘醇、萜品醇等。
作為更具體的例子，例如可列舉：鄰苯二甲酸二甲酯/鄰二氯苯=75重量%/25重量%(黏度7.8cP)、乙二醇單苯醚/鄰二氯苯=75重量%/25重量%(黏度8.5cP)、丙二醇單苯醚/鄰二氯苯=75重量%/25重量%(黏度9.6cP)、乙二醇單苯醚/1-氯萘=75重量%/25重量%(黏度13.7cP)、苯基二甘醇/鄰二氯苯=75重量%/25重量%(黏度12.8cP)、苯基二甘醇/鄰二氯苯=90重量%/10重量%(黏度21.8cP)、三乙二醇單丁醚/鄰二氯苯=75重量%/25重量%(黏度6.7cP)、N-環己基吡咯啶酮/鄰二氯苯=90重量%/10重量%(黏度9.0cP)、萜品醇/鄰二氯苯=75重量%/25重量%(黏度8.9cP)等。
<半導體元件>
利用本發明的實施形態的半導體元件的製造方法而獲得的半導體元件為包括：基材、源極電極、汲極電極及閘極電極、與所 述源極電極及汲極電極相接的半導體層、以及將所述半導體層與所述閘極電極絕緣的閘極絕緣層的半導體元件，所述半導體層是使用本發明的CNT分散液而形成，且含有CNT複合體，所述CNT複合體於CNT表面的至少一部分中附著有具有通式(1)所表示的側鏈的共軛系聚合體。
圖1是表示半導體元件的第一例的示意剖面圖。具有形成於絕緣性的基材1上的閘極電極2、覆蓋閘極電極2的閘極絕緣層3、設置於閘極絕緣層3上的源極電極5及汲極電極6、以及設置於該些電極之間的半導體層4。半導體層4包含CNT複合體7。
該結構為所謂的底部閘極-底部接觸結構，即：閘極電極被配置於半導體層的下側，且於半導體層的下表面配置有源極電極及汲極電極。
圖2是表示半導體元件的第二例的示意剖面圖。具有形成於絕緣性的基材1上的閘極電極2、覆蓋閘極電極2的閘極絕緣層3、設置於閘極絕緣層3上的半導體層4、以及形成於半導體層4上的源極電極5及汲極電極6。半導體層4包含CNT複合體7。
該結構為所謂的底部閘極-頂部接觸結構，即：閘極電極被配置於半導體層的下側，且於半導體層的上表面配置有源極電極及汲極電極。
半導體元件的結構並不限定於該些。另外，關於以下的說明，只要無特別說明，則無論半導體元件的結構如何均共通。
(基材)
基材只要為至少配置有電極系統的面具備絕緣性的基材，則可為任意材質者。作為基材，例如較佳為包含矽晶圓、玻璃、藍寶石、氧化鋁燒結體等無機材料的基材；包含聚醯亞胺、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚偏二氟乙烯、聚矽氧烷、聚乙烯基苯酚(polyvinyl phenol，PVP)、聚酯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚乙烯、聚苯硫醚、聚對二甲苯等有機材料的基材。
(電極)
閘極電極、源極電極及汲極電極中所使用的材料只要是一般可用作電極的導電材料，則可為任意者。例如可列舉：氧化錫、氧化銦、氧化錫銦(indium tin oxide，ITO)等導電性金屬氧化物；鉑、金、銀、銅、鐵、錫、鋅、鋁、銦、鉻、鋰、鈉、鉀、銫、鈣、鎂、鈀、鉬、非晶矽、多晶矽等金屬或該些的合金；碘化銅、硫化銅等無機導電性物質；聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺；聚乙烯二氧噻吩與聚苯乙烯磺酸的錯合物等；藉由碘等的摻雜而提高了導電率的導電性聚合物等；碳材料等；及含有有機成分與導電體的材料等，但並不限定於該些。
其中，電極的柔軟性增加，於彎曲時與基材及閘極絕緣層的密接性亦良好，與配線及半導體層的電性連接變得良好，就所述方面而言，電極較佳為含有有機成分與導電體。
作為導電體，只要是一般可用作電極的導電材料，則可為任意者，較佳為導電性粒子。
作為導電性粒子，可列舉：金、銀、銅、鎳、錫、鉍、 鉛、鋅、鈀、鉑、鋁、鎢、鉬或碳等。更佳的導電性粒子為含有選自由金、銀、銅、鎳、錫、鉍、鉛、鋅、鈀、鉑、鋁及碳所組成的群組中的至少一種元素的導電性粒子。
該些中，就導電性的觀點而言，較佳為金、銀、銅或鉑的粒子。其中，就成本及穩定性的觀點而言，更佳為銀的粒子。
作為電極的形成方法，並無特別限制，可列舉使用電阻加熱蒸鍍、電子束、濺鍍、鍍敷、CVD、離子鍍塗佈、噴墨、印刷等公知技術的方法。另外，作為電極的形成方法的另一例，可列舉下述方法等：利用旋塗法、刮塗法、縫模塗佈法、網版印刷法、棒塗機法、鑄模法、印刷轉印法、浸漬提拉法等公知的技術將包含有機成分及導電體的膏塗佈於絕緣基板上，並使用烘箱、加熱板、紅外線等進行乾燥而形成。
另外，作為電極圖案的形成方法，對於利用所述方法而製作的電極薄膜，可以公知的光微影法等而形成為所期望的形狀的圖案，或者亦可於電極物質的蒸鍍或濺鍍時，經由所期望的形狀的遮罩來形成圖案。
(閘極絕緣層)
閘極絕緣層中所使用的材料並無特別限定，可列舉：氧化矽、氧化鋁等無機材料；聚醯亞胺、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚偏二氟乙烯、聚矽氧烷、聚乙烯基苯酚(PVP)等有機高分子材料；或者無機材料粉末與有機材料的混合物。
其中，較佳為含有包含矽與碳的鍵的有機化合物者。
作為包含矽與碳的鍵的有機化合物，可列舉：矽烷化合物、含環氧基的矽烷化合物、該些的縮合物或將該些作為共聚成分的聚矽氧烷等。該些中，就絕緣性高且可進行低溫硬化的觀點而言，更佳為聚矽氧烷。
閘極絕緣層亦可進而含有包含金屬原子與氧原子的鍵的金屬化合物、或鍵結有無機粒子的聚合物。
閘極絕緣層的製作方法並無特別限制，例如可列舉如下方法：對於藉由將包含形成絕緣層的材料的組成物塗佈於基板上並進行乾燥而獲得的塗佈膜，視需要進行熱處理。作為塗佈方法，可列舉：旋塗法、刮塗法、縫模塗佈法、網版印刷法、棒塗機法、鑄模法、印刷轉印法、浸漬提拉法、噴墨法等公知的塗佈方法。作為塗佈膜的熱處理的溫度，較佳為處於100℃~300℃的範圍。
閘極絕緣層可為單層亦可為多層。另外，可由多種絕緣性材料來形成一層，亦可將多種絕緣性材料積層而形成多個絕緣層。
(半導體層)
半導體層是使用本發明的CNT分散液而形成，且含有CNT複合體，所述CNT複合體於CNT表面的至少一部分中附著有具有通式(1)所表示的側鏈的共軛系聚合體。若為不阻礙電氣特性的範圍，則半導體層亦可進而包含有機半導體或絕緣性材料。
作為半導體層的形成方法，亦可使用電阻加熱蒸鍍、電子束、濺鍍、CVD等乾式方法，就製造成本或適合於大面積的觀 點而言，較佳為使用塗佈法。具體而言，可較佳地使用旋塗法、刮塗法、縫模塗佈法、網版印刷法、棒塗機法、鑄模法、印刷轉印法、浸漬提拉法、噴墨法等。較佳為根據塗膜厚度控制或配向控制等所欲獲得的塗膜特性而自該些中選擇塗佈方法。其中面向電路形成時，如所述理由般，特佳為藉由噴墨進行的塗佈。另外，亦可於大氣下、減壓下或者氮或氬等惰性氣體環境下對所形成的塗膜進行退火處理。
(第二絕緣層)
第二絕緣層形成於相對於半導體層而與閘極絕緣層相反的一側。所謂相對於半導體層而與閘極絕緣層相反的一側，例如於在半導體層的下側具有閘極絕緣層的情況下是指半導體層的上側。可藉由形成第二絕緣層來調整半導體元件特性或保護半導體層。
圖3是表示本發明的實施形態的半導體元件的第三例的示意剖面圖。具有形成於絕緣性的基材1上的閘極電極2、覆蓋閘極電極2的閘極絕緣層3、設置於閘極絕緣層3上的源極電極5及汲極電極6、設置於該些電極之間的半導體層4、以及覆蓋半導體層的第二絕緣層8。半導體層4包含CNT複合體7。
作為第二絕緣層中所使用的材料，並無特別限定，具體可列舉：氧化矽、氧化鋁等無機材料；聚醯亞胺或其衍生物、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚矽氧烷或其衍生物、聚乙烯基苯酚或其衍生物、聚降冰片烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯及該些的衍生物、聚丙烯酸衍生物、 聚甲基丙烯酸衍生物等有機高分子材料；或者無機材料粉末與有機高分子材料的混合物或有機低分子材料與有機高分子材料的混合物。
另外，第二絕緣層亦可含有醯胺系化合物、醯亞胺系化合物、脲系化合物、胺系化合物、亞胺系化合物、苯胺系化合物、腈系化合物、烷基膦系化合物等供電子性化合物。所謂供電子性，是某一化合物向另一化合物供給電子的能力。供電子性化合物是具有電子供給的能力的化合物。藉由於第二絕緣層中包含此種供電子性化合物，通常可將顯示出p型半導體特性的CNT-FET轉換為顯示出n型半導體特性的半導體元件。
作為第二絕緣層的形成方法，並無特別限定，亦可使用電阻加熱蒸鍍、電子束、層壓、濺鍍、CVD等方法，就製造成本或適合於大面積的觀點而言，較佳為使用塗佈法。塗佈法中，至少包括對溶解有用以形成第二絕緣層的材料的組成物進行塗佈的步驟。
另外，亦可於大氣下、減壓下或者氮或氬等惰性氣體環境下對所形成的塗膜進行退火處理或熱風乾燥。
(半導體元件的特性評價)
於本發明的實施形態的半導體元件中，可藉由使閘極電壓變化來控制於源極電極與汲極電極之間流經的電流(源極-汲極間電流)。而且，半導體元件的遷移率μ(cm2/V．s)可使用下述的(a)式來算出。
μ=(δId/δVg)L．D/(W．εr．ε．Vsd)×10000 (a)
其中，Id表示源極-汲極間電流(A)，Vsd表示源極-汲極間電壓(V)，Vg表示閘極電壓(V)，D表示閘極絕緣層的厚度(m)，L表示通道長(m)，W表示通道寬度(m)，εr表示閘極絕緣層的相對介電常數，ε表示真空的介電常數(8.85×10-12F/m)，δ表示相符合的物理量的變化量。
(半導體元件的製造方法)
本發明的實施形態的半導體元件的製造方法並無特別限制，較佳為包括使用本發明的CNT分散液並利用塗佈法來形成半導體層的步驟。半導體層的形成方法如所述般，作為塗佈法，較佳為噴墨法。
(半導體元件的可應用性)
本發明的實施形態的半導體元件可應用於各種電子設備的IC、RFID標籤等無線通訊裝置、顯示器用TFT陣列、感測器、開封檢測系統等。
<無線通訊裝置>
其次，對含有使用本發明的CNT分散液而形成的半導體元件的無線通訊裝置進行說明。該無線通訊裝置例如是如商品標籤、防止扒竊標籤、各種票或智慧卡般使用無線電波進行資訊的通訊的裝置。
無線通訊裝置至少具有所述半導體元件與天線。作為本發明的實施形態的無線通訊裝置的更具體的構成，例如可列舉如 圖4所示者。其包括：電源生成部，進行由天線50接收的來自外部的調變波訊號的整流，並對各部供給電源；解調電路，將所述調變波訊號加以解調而送出至控制電路；調變電路，將由控制電路送出的資料加以調變而送出至天線；以及控制電路，進行經解調電路解調的資料對於記憶電路的寫入及自記憶電路讀取資料而向調變電路的發送；並且各電路部電性連接。所述電源生成部、解調電路、控制電路、調變電路、記憶電路的至少任一種以上包含本發明的實施形態的半導體元件，亦可進而包含電容器、電阻元件、二極體。再者，所述記憶電路亦可進而具有於製造時寫入資訊的讀取專用的記憶部、或電子可抹除可程式化唯讀記憶體(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、鐵電隨機存取記憶體(Ferroelectric Random Access Memory，FeRAM)等非揮發性的可改寫的記憶部。所述電源生成部包含電容器與二極體。
天線、電容器、電阻元件、二極體、非揮發性的可改寫的記憶部只要為一般所使用者即可，所使用的材料、形狀並無特別限定。另外，將所述各構成要素電性連接的材料亦只要為一般可使用的導電材料，則可為任意者。各構成要素的連接方法亦只要可取得電性導通，則可為任意方法。各構成要素的連接部的寬度或厚度為任意。
本發明的實施形態的無線通訊裝置的製造方法並無特別限制，較佳為包括使用本發明的CNT分散液並利用塗佈法形成 半導體層來形成半導體元件的步驟。半導體元件的形成方法如所述般，作為塗佈法，較佳為噴墨法。
<商品標籤>
所述無線通訊裝置的用途並無特別限制，例如可應用於商品標籤。作為商品標籤，可使用公知者，例如可列舉具有基體、與由該基體包覆的所述無線通訊裝置者。若應用於具備識別資訊回信功能的商品標籤，則於商品的精算現金出納機處，可非接觸地同時識別多個商品。因此，與利用條形碼的識別相比，可實現付款處理的容易化或迅速化。
另外，例如於進行商品結帳時，讀寫器可將根據商品標籤而讀取的商品資訊發送至銷售點系統(POS(Point of sale system)，銷售點資訊管理)終端機。藉由該功能，於POS終端機亦可進行由該商品資訊特定的商品的銷售登記，因此可實現庫存管理的容易化或迅速化。
[實施例]
以下，基於實施例對本發明進行更具體的說明。再者，本發明並不由下述實施例限定性地解釋。
<溶劑的黏度>
溶劑的黏度是使用黏度計(東機產業(股)製造的RE110L型)進行測定。再者，測定溫度為25℃，溶劑的黏度為0.6cP以上且6cP以下時設為轉速100rpm，溶劑的黏度大於6cP且為12cP以下時設為轉速50rpm，溶劑的黏度大於12cP且為30cP以 下時設為轉速20rpm，溶劑的黏度大於30cP且為60cP以下時設為轉速10rpm進行測定，將三次測定結果的平均值設為溶劑的黏度。
<CNT的分散性>
CNT的分散性是如以下般進行評價。利用孔徑10μm的膜濾器過濾CNT分散液，將過濾前後的CNT分散液的濃度減少率為0%以上且15%以下設為A，將大於15%且為30%以下設為B，將大於30%且為50%以下設為C，將大於50%且為100%以下設為D。
<噴墨塗佈性>
噴墨塗佈性是如以下般進行評價。使用噴墨裝置(東麗工程(Toray Engineering)(股)製造)噴出CNT分散液，將衛星小體的數量為0個設為A，將一個~三個設為B，將四個以上設為C，將塗佈位置精度為20μm以內的情況設為A，將大於20μm且為30μm以內的情況設為B，將大於30μm且為50μm以內的情況設為C，將大於50μm的情況設為D。再者，例如所謂「塗佈位置精度為20μm」是指於目標圖案30處分別進行噴墨塗佈，分別測量目標著落位置與實際著落位置的距離，其平均值為20μm。
<遷移率>
遷移率是如以下般進行評價。使用CNT分散液製作半導體元件，對於所述半導體元件，測定改變閘極電壓(Vg)時的源極-汲極間電流(Id)-源極-汲極間電壓(Vsd)特性。於測定中使用半導體特性評價系統4200-SCS型(吉時利儀器(Keithley Instruments)股份有限公司製造)，於大氣中進行測定。根據變化為Vg=+30V~-30V時的Vsd=+5V下的Id的值的變化來求出線形區域的遷移率。
<CNT分散液的製作例>
CNT分散液的製作例1；CNT分散液A
向所述的[10]所表示的共軛系聚合體5.0mg的氯仿10mL溶液中加入1.0mg的CNT(CNI公司製造，單層CNT，純度95%)，一邊進行冰浴冷卻，一邊使用超音波均質機(東京理化器械(股)製造的VCX-500)，以輸出40%進行2小時超音波攪拌，從而獲得CNT分散液1(相對於溶劑的CNT複合體濃度為1.0g/L)。其次，使用膜濾器(孔徑10μm，直徑25mm，密理博(Millipore)公司製造的歐姆尼珀爾薄膜(omnipore membrane))，進行所述CNT分散液1的過濾。於所獲得的濾液中加入1-甲氧基萘(和光純藥工業(股)製造)5mL後，使用旋轉蒸發器，將作為低沸點溶劑的氯仿蒸餾去除，從而獲得CNT分散液2。向CNT分散液2的1mL中加入3mL的1-甲氧基萘，從而製成CNT分散液A(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為5.8cP。
CNT分散液的製作例2；CNT分散液B
代替1-甲氧基萘而使用α-四氫萘酮，除此以外與所述CNT分散液A的製作例同樣地獲得CNT分散液B(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為7.2cP。
CNT分散液的製作例3；CNT分散液C
代替1-甲氧基萘而使用鄰苯二甲酸二甲酯/鄰二氯苯=75重量%/25重量%的混合溶劑，除此以外與所述CNT分散液A的製作例同樣地獲得CNT分散液C(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為7.8cP。
CNT分散液的製作例4；CNT分散液D
代替1-甲氧基萘而使用乙二醇單苯醚/鄰二氯苯=75重量%/25重量%的混合溶劑，除此以外與所述CNT分散液A的製作例同樣地獲得CNT分散液D(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為8.5cP。
CNT分散液的製作例5；CNT分散液E
代替1-甲氧基萘而使用丙二醇單苯醚/鄰二氯苯=75重量%/25重量%的混合溶劑，除此以外與所述CNT分散液A的製作例同樣地獲得CNT分散液E(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例6；CNT分散液F
代替1-甲氧基萘而使用苯基二甘醇/鄰二氯苯=75重量%/25重量%的混合溶劑，除此以外與所述CNT分散液A的製作例同樣地獲得CNT分散液F(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為12.8cP。
CNT分散液的製作例7；CNT分散液G
代替1-甲氧基萘而使用苯基二甘醇/鄰二氯苯=83重量%/17重量%的混合溶劑，除此以外與所述CNT分散液A的製作例同樣 地獲得CNT分散液G(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為15.5cP。
CNT分散液的製作例8；CNT分散液H
代替1-甲氧基萘而使用苯基二甘醇/鄰二氯苯=90重量%/10重量%的混合溶劑，除此以外與所述CNT分散液A的製作例同樣地獲得CNT分散液H(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為21.8cP。
CNT分散液的製作例9；CNT分散液I
代替1-甲氧基萘而使用萜品醇/鄰二氯苯=75重量%/25重量%的混合溶劑，除此以外與所述CNT分散液A的製作例同樣地獲得CNT分散液I(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為8.9cP。
CNT分散液的製作例10；CNT分散液J
代替1-甲氧基萘而使用萜品醇/1-氯萘=95重量%/5重量%的混合溶劑，除此以外與所述CNT分散液A的製作例同樣地獲得CNT分散液J(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為34.9cP。
CNT分散液的製作例11；CNT分散液K
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用所述的[1]所表示的共軛系聚合體，除此以外與所述CNT分散液E的製作例同樣地獲得CNT分散液K(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例12；CNT分散液L
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用所述的[2]所表示的共軛系聚合體，除此以外與所述CNT分散液E的製作例同樣地獲得CNT分散液L(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例13；CNT分散液M
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用所述的[3]所表示的共軛系聚合體，除此以外與所述CNT分散液E的製作例同樣地獲得CNT分散液M(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例14；CNT分散液N
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用所述的[4]所表示的共軛系聚合體，除此以外與所述CNT分散液E的製作例同樣地獲得CNT分散液N(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例15；CNT分散液O
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用所述的[5]所表示的共軛系聚合體，除此以外與所述CNT分散液E的製作例同樣地獲得CNT分散液O(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例16；CNT分散液P
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用所述的[6]所表 示的共軛系聚合體，除此以外與所述CNT分散液E的製作例同樣地獲得CNT分散液P(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例17；CNT分散液Q
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用所述的[8]所表示的共軛系聚合體，除此以外與所述CNT分散液E的製作例同樣地獲得CNT分散液Q(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例18；CNT分散液R
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用所述的[9]所表示的共軛系聚合體，除此以外與所述CNT分散液E的製作例同樣地獲得CNT分散液R(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例19；CNT分散液S
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用所述的[13]所表示的共軛系聚合體，除此以外與所述CNT分散液E的製作例同樣地獲得CNT分散液S(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例20；CNT分散液T
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用所述的[12]所表示的共軛系聚合體，除此以外與所述CNT分散液E的製作例同樣地獲得CNT分散液T(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03 g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例21；CNT分散液U
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用所述的[14]所表示的共軛系聚合體，除此以外與所述CNT分散液E的製作例同樣地獲得CNT分散液U(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為9.6cP。
CNT分散液的製作例22；CNT分散液V
代替所述的[10]所表示的共軛系聚合體而使用聚-3-己基噻吩，代替1-甲氧基萘而使用鄰二氯苯，除此以外與所述CNT分散液A的製作例同樣地獲得CNT分散液V(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為1.3cP。
CNT分散液的製作例23；CNT分散液W
代替鄰二氯苯而使用α-四氫萘酮，除此以外與所述CNT分散液V的製作例同樣地獲得CNT分散液W(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為7.2cP。
CNT分散液的製作例24；CNT分散液X
代替1-甲氧基萘而使用1,2,3,4-四氫萘，除此以外與所述CNT分散液A的製作例同樣地獲得CNT分散液X(相對於溶劑的CNT複合體濃度為0.03g/L)。溶劑的黏度為2.0cP。
<組成物的製作例>
組成物的製作例1；閘極絕緣層溶液A
將甲基三甲氧基矽烷61.29g(0.45莫耳)、2-(3,4-環氧基環 己基)乙基三甲氧基矽烷12.31g(0.05莫耳)、以及苯基三甲氧基矽烷99.15g(0.5莫耳)溶解於丙二醇單丁醚(沸點170℃)203.36g中，於其中一邊攪拌一邊加入水54.90g、磷酸0.864g。將所獲得的溶液於浴溫105℃下加熱2小時，使內溫上昇至90℃，使主要包含副產生的甲醇的成分餾出。繼而於浴溫130℃下加熱2.0小時，使內溫上昇至118℃，使主要包含水與丙二醇單丁醚的成分餾出。之後，冷卻至室溫，獲得固體成分濃度為26.0重量%的聚矽氧烷溶液A。利用所述方法對所獲得的聚矽氧烷的分子量進行測定，結果重量平均分子量為6000。
將所獲得的聚矽氧烷溶液A 10g、雙(乙醯乙酸乙酯)單(2,4-戊二酮)鋁(商品名「鋁螯合物(Alumichelate)D」，川研精化(Kawaken Fine Chemicals)(股)製造，以下稱為鋁螯合物(Alumichelate)D)13.0g、及丙二醇單乙醚乙酸酯(以下，稱為PGMEA(propylene glycol monoethyl ether acetate))42.0g加以混合，於室溫下攪拌2小時，從而獲得閘極絕緣層溶液A。相對於鋁螯合物(Alumichelate)D 100重量份，本溶液中的所述聚矽氧烷的含量為20重量份。
<半導體元件的製作例>
半導體元件的製作例1
製作圖1所示的半導體元件。於玻璃製的基板1(膜厚0.7mm)上，藉由電阻加熱法，通過遮罩來真空蒸鍍厚度為5nm的鉻及厚度為50nm的金，形成閘極電極2。其次，將閘極絕緣層溶液A 旋塗(2000rpm×30秒)於所述基板上，於氮氣流下、200℃下進行1小時熱處理，藉此形成膜厚為600nm的閘極絕緣層3。其次，藉由電阻加熱法，通過遮罩來真空蒸鍍厚度為50nm的金，形成源極電極5及汲極電極6。其次，於源極電極5與汲極電極6之間噴墨塗佈CNT分散液，於氮氣流下、180℃下進行30分鐘的熱處理，從而形成半導體層4。如此，獲得半導體元件。該半導體元件的源極-汲極電極的寬度(通道寬度)設為200μm，源極-汲極電極的間隔(通道長度)設為20μm。
<實施例>
實施例1
使用CNT分散液A，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為C，噴墨塗佈性為衛星小體B，塗佈位置精度為B。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.61cm2/V．s。
實施例2
使用CNT分散液B，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為C，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.65cm2/V．s。
實施例3
使用CNT分散液C，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度 為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.87cm2/V．s。
實施例4
使用CNT分散液D，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.90cm2/V．s。
實施例5
使用CNT分散液E，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.88cm2/V．s。
實施例6
使用CNT分散液F，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.89cm2/V．s。
實施例7
使用CNT分散液G，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為B。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.80cm2/V．s。
實施例8
使用CNT分散液H，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為C。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.74cm2/V．s。
實施例9
使用CNT分散液I，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.85cm2/V．s。
實施例10
使用CNT分散液J，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為C。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.72cm2/V．s。
實施例11
使用CNT分散液K，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.88cm2/V．s。
實施例12
使用CNT分散液L，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評 價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.91cm2/V．s。
實施例13
使用CNT分散液M，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.93cm2/V．s。
實施例14
使用CNT分散液N，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為A，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為1.2cm2/V．s。
實施例15
使用CNT分散液O，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.90cm2/V．s。
實施例16
使用CNT分散液P，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為A，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。 遷移率為1.1cm2/V．s。
實施例17
使用CNT分散液Q，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為B，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.89cm2/V．s。
實施例18
使用CNT分散液R，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為A，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為1.2cm2/V．s。
實施例19
使用CNT分散液S，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為A，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為1.4cm2/V．s。
實施例20
使用CNT分散液T，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為A，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為1.2cm2/V．s。
實施例21
使用CNT分散液U，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為A，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為1.4cm2/V．s。
比較例1
使用CNT分散液V，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為A，噴墨塗佈性為衛星小體C，塗佈位置精度為D。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.25cm2/V．s。
比較例2
使用CNT分散液W，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為D，噴墨塗佈性為衛星小體A，塗佈位置精度為A。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.30cm2/V．s。
比較例3
使用CNT分散液X，並進行CNT分散性及噴墨塗佈性的評價。CNT分散性為D，噴墨塗佈性為衛星小體C，塗佈位置精度為C。另外，與半導體元件的製作例1同樣地製作半導體元件。遷移率為0.19cm2/V．s。
將各實施例及比較例的結果匯總於表1~表4。
[表1]
Figure 109119113-A0305-02-0051-12
Figure 109119113-A0305-02-0052-13
[表3]
Figure 109119113-A0305-02-0053-14
Figure 109119113-A0305-02-0054-15
1:基材
2:閘極電極
3:閘極絕緣層
4:半導體層
5:源極電極
6:汲極電極
7:CNT複合體

Claims (10)

  1. 一種碳奈米管分散液，至少含有：碳奈米管複合體，於碳奈米管表面的至少一部分附著有共軛系聚合體；以及溶劑，所述碳奈米管分散液，其中所述共軛系聚合體具有通式(1)所表示的側鏈，作為共軛系聚合體的主鏈中所含的二價基包含一個選自由伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基及伸雜芳基所組成的群組中的任一種作為一個單元時，具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量與共軛系聚合體的所有單元的數量的比率[具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量/共軛系聚合體的所有單元的數量]為1/5~1/1，所述溶劑為單一或混合溶劑，所述單一或混合溶劑的黏度為7cP~13cP，所述單一溶劑為沸點為150℃~290℃或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑，所述混合溶劑含有沸點為150℃~290℃的溶劑或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑，
    Figure 109119113-A0305-02-0055-16
     (通式(1)中，R1表示伸烷基或伸環烷基；X表示單鍵、伸烯基、伸炔基、伸芳基或伸雜芳基；A表示羥基、烷基巰基、 烷基亞磺醯基、烷基磺醯基、烷基胺基羰基、二烷基胺基羰基、N-烷基羰基胺基、N-烷基-N-烷基羰基胺基、或通式(2)所表示的基)
    Figure 109119113-A0305-02-0056-17
     (通式(2)中，R2表示伸烷基；R3表示氫原子或羥基；m表示1以上的整數)。
  2. 一種碳奈米管分散液，至少含有：碳奈米管複合體，於碳奈米管表面的至少一部分附著有共軛系聚合體；以及溶劑，所述碳奈米管分散液，其中所述共軛系聚合體具有通式(1)所表示的側鏈，作為共軛系聚合體的主鏈中所含的二價基包含一個選自由伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基及伸雜芳基所組成的群組中的任一種作為一個單元時，具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量與共軛系聚合體的所有單元的數量的比率[具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量/共軛系聚合體的所有單元的數量]為1/5~1/1，所述溶劑為單一或混合溶劑，所述單一或混合溶劑的黏度為5cP~40cP，所述單一溶劑為沸點為150℃~290℃或蒸氣壓為0.9Pa~ 500Pa的溶劑，所述混合溶劑含有沸點為150℃~290℃的溶劑或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑，所述單一溶劑為鹵素系芳香族溶劑，所述混合溶劑於所有溶劑中含有5重量%以上的鹵素系芳香族溶劑，
    Figure 109119113-A0305-02-0057-18
     (通式(1)中，R1表示伸烷基或伸環烷基；X表示單鍵、伸烯基、伸炔基、伸芳基或伸雜芳基；A表示羥基、烷基巰基、烷基亞磺醯基、烷基磺醯基、烷基胺基羰基、二烷基胺基羰基、N-烷基羰基胺基、N-烷基-N-烷基羰基胺基、或通式(2)所表示的基)
    Figure 109119113-A0305-02-0057-19
     (通式(2)中，R2表示伸烷基；R3表示氫原子或羥基；m表示1以上的整數)。
  3. 一種碳奈米管分散液，至少含有：碳奈米管複合體，於碳奈米管表面的至少一部分附著有共軛系聚合體；以及溶劑，所述碳奈米管分散液，其中所述共軛系聚合體具有通式(1)所表示的側鏈， 作為共軛系聚合體的主鏈中所含的二價基包含一個選自由伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基及伸雜芳基所組成的群組中的任一種作為一個單元時，具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量與共軛系聚合體的所有單元的數量的比率[具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量/共軛系聚合體的所有單元的數量]為1/5~1/1，所述溶劑為單一或混合溶劑，所述單一或混合溶劑的黏度為5cP~40cP，所述單一溶劑為沸點為150℃~290℃或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑，所述混合溶劑含有沸點為150℃~290℃的溶劑或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑，所述單一溶劑為鹵素系芳香族溶劑，所述混合溶劑於所有溶劑中含有5重量%以上且50重量%以下的鹵素系芳香族溶劑，
    Figure 109119113-A0305-02-0058-20
     (通式(1)中，R1表示伸烷基或伸環烷基；X表示單鍵、伸烯基、伸炔基、伸芳基或伸雜芳基；A表示羥基、烷基巰基、烷基亞磺醯基、烷基磺醯基、烷基胺基羰基、二烷基胺基羰基、N-烷基羰基胺基、N-烷基-N-烷基羰基胺基、或通式(2)所表示的基)
    Figure 109119113-A0305-02-0059-21
     (通式(2)中，R2表示伸烷基；R3表示氫原子或羥基；m表示1以上的整數)。
  4. 一種碳奈米管分散液，至少含有：碳奈米管複合體，於碳奈米管表面的至少一部分附著有共軛系聚合體；以及溶劑，所述碳奈米管分散液，其中所述共軛系聚合體具有通式(1)所表示的側鏈，作為共軛系聚合體的主鏈中所含的二價基包含一個選自由伸乙烯基、伸乙炔基、伸芳基及伸雜芳基所組成的群組中的任一種作為一個單元時，具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量與共軛系聚合體的所有單元的數量的比率[具有通式(1)所表示的側鏈的單元的數量/共軛系聚合體的所有單元的數量]為1/5~1/1，所述溶劑為單一或混合溶劑，所述單一或混合溶劑的黏度為5cP~40cP，所述單一溶劑為沸點為150℃~290℃或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑，所述混合溶劑含有沸點為150℃~290℃的溶劑或蒸氣壓為0.9Pa~500Pa的溶劑，所述單一溶劑為鹵素系芳香族溶劑，所述混合溶劑於所有溶 劑中含有15重量%以上且35重量%以下的鹵素系芳香族溶劑，
    Figure 109119113-A0305-02-0060-22
     (通式(1)中，R1表示伸烷基或伸環烷基；X表示單鍵、伸烯基、伸炔基、伸芳基或伸雜芳基；A表示羥基、烷基巰基、烷基亞磺醯基、烷基磺醯基、烷基胺基羰基、二烷基胺基羰基、N-烷基羰基胺基、N-烷基-N-烷基羰基胺基、或通式(2)所表示的基)
    Figure 109119113-A0305-02-0060-23
     (通式(2)中，R2表示伸烷基；R3表示氫原子或羥基；m表示1以上的整數)。
  5. 如請求項2至請求項4中任一項所述的碳奈米管分散液，其中所述單一或混合溶劑的黏度為5cP~20cP。
  6. 如請求項1至請求項4中任一項所述的碳奈米管分散液，其中所述A為烷基磺醯基、二烷基胺基羰基、N-烷基-N-烷基羰基胺基、或通式(2)所表示的且m為2以上的整數所表示的基。
  7. 如請求項1至請求項4中任一項所述的碳奈米管分散液，其中所述溶劑含有選自芳香族溶劑、萜烯溶劑、N-辛基吡 咯啶酮、N-環己基吡咯啶酮、二乙二醇單丁醚、三乙二醇單甲醚、三乙二醇單丁醚、三乙酸甘油酯、二丙二醇單丁醚、二丙二醇單甲醚、二乙二醇甲醚的溶劑。
  8. 一種半導體元件的製造方法，為製造半導體元件的方法，所述半導體元件包括：基材、源極電極、汲極電極及閘極電極、與所述源極電極及汲極電極相接的半導體層、以及將所述半導體層與所述閘極電極絕緣的閘極絕緣層，所述半導體元件的製造方法包括：使用如請求項1至請求項7中任一項所述的碳奈米管分散液並利用塗佈法來形成所述半導體層的步驟。
  9. 如請求項8所述的半導體元件的製造方法，其中所述塗佈法為噴墨法。
  10. 一種無線通訊裝置的製造方法，為製造無線通訊裝置的方法，所述無線通訊裝置至少具有半導體元件與天線，所述半導體元件包括：基材、源極電極、汲極電極及閘極電極、與所述源極電極及汲極電極相接的半導體層、以及將所述半導體層與所述閘極電極絕緣的閘極絕緣層，所述無線通訊裝置的製造方法包括：利用如請求項8或請求項9所述的方法來形成所述半導體元件的步驟。
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