半導体性単層カーボンナノチューブの選択的配向合成技術の開発とデバイス応用

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高密度に水平配向した半導体単層カーボンナノチューブ(SWNT)を得てデバイス応用することを目指し, 今年度は以下の研究を行った. まず, 合成時の炭素源供給量の低下により水晶基板上での水平配向SWNTの合成密度が増加するという前年度までの研究内容をまとめ, 査読付国際雑誌へ論文を発表した. これは水平配向SWNTの高密度合成のために重要な知見だといえる. さらに, 合成された水平配向SWNTの構造の詳細な評価を行った, 特にSWNTが一方向に醍列している形態を利用して, SWNT一本毎の構造と長さを対応づけて分析した. 原子間力顕微鏡測定を用いてSWNTの直径と長さの関係を調べ, 直径1.0nm以下の比較的小さいSWNTと比較して直径の大きいSWNTは長く成長することが示された. より詳細にSWNTの構造を分析することで, SWNTの構造選択合成への手がかりが得られる可能性がある. また, 合成されたSWNT中には金属SWNTと半導体SWNTが混在することから, 電界効果トランジスタ(FET)への応用のためには金属SWNTを除去する方法が必要とされている. そこで, SWNTを有機膜で覆った状態で通電加熱することで金属SWNTの燃焼範囲を増大するという新手法を提案した, この方法により, 電極間をつなぐSWNTが全長にわたって除去できることを示した. 一度の処理で大面積に金属SWNTを除去できることから, 多数のFETを効率的に作製できる可能性がある. この手法について特許を出願し, 査読付国際雑誌へ論文を投稿した.