Creation of semiconductors and sensors for SWCNT film with flexibility and breathability by SWCNT ink printing method

申請前から出発材料として使用している半導体型・金属型混合単層カーボンナノチュブ（以降、半金混合SWCNT）は、バッチによって半導体型と金属型の比が大きく異なることが明らかになった。2022年度で購入した半金混合SWCNTは、抵抗測定やキャリア密度およびホール移動度の測定結果から金属的な性質を示し、半導体型に比べて金属型の方が割合として多いものであったと推察した。元々p型の性質を示す前記の半金混合SWCNTを出発材料として、n型の性質を示すようなn-SWCNT薄膜を作製した。初めにベンジルビオロゲンを用いてn型の性質になるための溶液中の濃度などを検討し、新たに還元剤である水酸化ホウ素ナトリウムを混合してからの時間の検討および成膜後に残留不純物の除去とSWCNTの結晶性向上を目的とする1,800℃での熱処理を検討した。結晶性の向上は見られなかったものの、ラマンスペクトルのGバンドのピーク位置が6 /cm低波数側に遷移したことを明らかにした。これは先行研究（Soo Min Kimら；J. Amer. Chem. Soc., 131, 1, pp.327-331 (2009)）と比べて大きい値である。また、ホール効果測定の結果も同様にn型のキャリア特性を示していることが確認できた。前記の通り当初目標よりも優れたn-SWCNT薄膜を作製できたが、p/n-SWCNT積層ダイオードを試作したところ、電流電圧特性より、オーミック性を示した。これは前述の通り、出発材料の半金混合SWCNTが半導体型よりも金属型の割合が多いと考えられ、整流特性を得るのに十分な空乏層を作ることができなかったと推測した。

申請前から出発材料として使用している半導体型・金属型混合単層カーボンナノチュブ（以降、半金混合SWCNT）は、バッチによって半導体型と金属型の比が大きく異なることが明らかになった。2022年度で購入した半金混合SWCNTは、抵抗測定やキャリア密度およびホール移動度の測定結果から金属的な性質を示し、半導体型に比べて金属型の方が割合として多いものであったと推察した。元々p型の性質を示す前記の半金混合SWCNTを出発材料として、n型の性質を示すようなn-SWCNT薄膜を作製した。初めにベンジルビオロゲンを用いてn型の性質になるための溶液中の濃度などを検討し、新たに還元剤である水酸化ホウ素ナトリウムを混合してからの時間の検討および成膜後に残留不純物の除去とSWCNTの結晶性向上を目的とする1,800℃での熱処理を検討した。結晶性の向上は見られなかったものの、ラマンスペクトルのGバンドのピーク位置が6 /cm低波数側に遷移したことを明らかにした。これは先行研究（Soo Min Kimら；J. Amer. Chem. Soc., 131, 1, pp.327-331 (2009)）と比べて大きい値である。また、ホール効果測定の結果も同様にn型のキャリア特性を示していることが確認できた。前記の通り当初目標よりも優れたn-SWCNT薄膜を作製できたが、p/n-SWCNT積層ダイオードを試作したところ、電流電圧特性より、オーミック性を示した。これは前述の通り、出発材料の半金混合SWCNTが半導体型よりも金属型の割合が多いと考えられ、整流特性を得るのに十分な空乏層を作ることができなかったと推測した。