カーボンナノチューブを用いた電子デバイスの電極構造の評価と量子デバイスへの応用

使用碳纳米管的电子器件电极结构的评估及其在量子器件中的应用

• 批准号: 13750272
• 负责人: 岡田 浩
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750272/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 位置方向制御形成; ナノデバイス; 化学気相成長法; 単一電子トランジスタ; ゲートバイアス制御; ナノチューブトランジスタ; 温度依存性; 電子デバイス; 量子デバイス; 電極構造; 原子間力顕微鏡; 電流-電圧特性

本研究は、カーボンナノチューブの新しい電子デバイス応用を目指して、その電極構造に注目し、構造の作製プロセスや、カーボンナノチューブの電子輸送特性の評価を行ってきた。本研究開始当初、本研究では、カーボンナノチューブと良好な電気的接触を得るための電極材料や、電極構造について検討を行った。本研究では、カーボンナノチューブの新しい電子デバイス応用に適した、カーボンナノチューブの位置および方向を制御して形成する、新しい技術を提案した。カーボンナノチューブを電子デバイスに応用する場合、カーボンナノチューブの位置および方向を制御して形成することは非常に重要である。本研究では、化学気相成長法(CVD法)によるカーボンナノチューブの成長は、触媒金属部分に生じることを利用し、触媒金属に微細加工を行い、カーボンナノチューブの成長位置を制御する技術を提案した。さらに、電子デバイスへの応用では、同一面内にある電極同士を結ぶよう、基板の面内方向へのカーボンナノチューブ成長を促すことが重要である。そこで、本研究では、触媒金属の表面に不活性膜をもつ構造を微細加工技術により形成する手法を提案し、実験を行った。触媒金属構造の依存性や、成長条件について検討を行った結果、2つの電極を結ぶカーボンナノチューブを形成することが可能となった。また、この手法を応用してバックゲートを有するナノチューブトランジスタ構造を作製し、室温から液体ヘリウム温度の範囲で、その電気的特性を評価した。得られた電流-電圧特性は、観測された電流はナノチューブを流れるものであることが示され、また、ゲートバイアス変調特性も得られた。さらに、低温における特性には、単一電子トランジスタとしての動作を示す振る舞いも観測され、カーボンナノチューブが従来にはない新しいナノデバイス実現に有望な材料であることを示した。

は, this study カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の new し い electronic デ バ イ ス 応 with を refers し て, そ の に attention し electrode structure, tectonic の cropping プ ロ セ ス や, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の electronic transport properties の review 価 を line っ て き た. Start at the beginning of this research, this study で は, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ と な good electrical contact 気 を must る た め の や, electrode material and electrode structure に つ い て 検 line for を っ た. This study で は, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の new し い electronic デ バ イ ス 応 with に optimum し た, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の position お よ び direction を suppression し て form す る, new し い technology proposed を し た. カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ を electronic デ バ イ ス に 応 with す る occasions, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の position お よ び direction を suppression し て form す る こ と は very important で に あ る. This study で は, chemical 気 each other n (CVD) に よ る カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の growth は, catalyst metal parts に raw じ る こ と を using し, catalytic metal に microfabrication を い, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の growth position を suppression す る technology proposed を し た. さ ら に, electronic デ バ イ ス へ の 応 with で は, with one side に あ る electrode with "を" ぶ よ う, substrate の in-plane direction へ の カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ を growth promoting す こ と が important で あ る. そ こ で, this study で は, catalytic metal surface に の is not active membrane を も つ tectonic に を microfabrication techniques よ り form す る を proposal し, be 験 を line っ た. Catalyst metal construction の dependency や, growth conditions に つ い て 検 line for を っ た results, 2 つ の electrode を "ぶ カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ を form す る こ と が may と な っ た. ま た, こ の gimmick を 応 with し て バ ッ ク ゲ ー ト を have す る ナ ノ チ ュ ー ブ ト ラ ン ジ ス タ tectonic し the を cropping, room temperature か ら liquid ヘ リ ウ ム temperature の van 囲 で, そ の electrical characteristics of 気 を review 価 し た. Have ら れ た current - electric 圧 characteristic は, 観 さ れ た current は ナ ノ チ ュ ー ブ を flow れ る も の で あ る こ と が shown さ れ, ま た, ゲ ー ト バ イ ア ス - adjustable features も must ら れ た. さ ら に, low temperature に お け る features に は, 単 a electronic ト ラ ン ジ ス タ と し て の vibration action を shown す る dance い も 観 measuring さ れ, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ が 従 to に は な new し い い ナ ノ デ バ イ ス be に now expected to な material で あ る こ と を shown し た.

项目成果

岡田 浩: "カーボンナノチューブの位置制御形成と電子回路への応用"第63回応用物理学関係連合講演会予稿集. 3. 1188 (2002)

Hiroshi Okada：“碳纳米管的位置控制形成及其在电子电路中的应用”第 63 届应用物理学联席会议论文集 3. 1188 (2002)。

小林 貴行: "カーボンナノチューブの基板面内方向における位置制御形成の検討"電子情報通信学会技術報告. (発表予定). (2003)

Takayuki Kobayashi：“基板面内方向碳纳米管的位置控制形成的研究”IEICE 技术报告（预定报告）。