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

基本信息

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

项目摘要

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。

在本研究中，我们重点研究碳纳米管的电极结构，旨在将其应用于新型电子器件，并评估碳纳米管的结构制造工艺和电子传输性能。在这项研究开始时，我们研究了电极材料和电极结构，以获得与碳纳米管良好的电接触。在这项研究中，我们提出了一种通过控制碳纳米管的位置和方向来形成碳纳米管的新技术，该技术适用于新型电子设备应用。当碳纳米管应用于电子器件时，控制碳纳米管的位置和方向非常重要。在本研究中，我们利用化学气相沉积（CVD）在催化金属部分生长碳纳米管的事实，提出了一种对催化金属进行微加工并控制碳纳米管生长位置的技术。此外，在电子器件的应用中，重要的是促进碳纳米管在基板的平面中生长，以便在同一平面中连接电极。因此，在本研究中，我们提出了一种利用微加工技术在催化金属表面形成惰性膜结构的方法，并进行了实验。在研究了催化剂金属结构和生长条件的依赖性后，形成连接两个电极的碳纳米管成为可能。此外，我们应用该方法制造了带有背栅的纳米管晶体管结构，并评估了其在室温到液氦温度范围内的电性能。获得的电流-电压特性表明观察到的电流流过纳米管，并且还获得了栅极偏置调制特性。此外，还观察到了表明单电子晶体管行为的低温行为，这表明碳纳米管是实现新型纳米器件的有前途的材料。