2003 Fiscal Year Annual Research Report
カーボンナノチューブを用いたナノデバイス作製技術の開発と応用
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14205005
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
石橋 幸治 独立行政法人理化学研究所, 極微デバイス工学研究室, 主任研究員 (30211048)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 和彦 産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 総括研究員 (80344232)
塩川 高雄 独立行政法人理化学研究所, 極微デバイス工学研究室, 先任研究員 (00183393)
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| Keywords | カーボンナノチューブ / ナノデバイス / 単電子トランジスタ / トンネル障壁 / 量子ドット |
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| Research Abstract |
本研究では、カーボンナノチューブをナノデバイスのBuilding Blockとして用いるためのデバイスプロセスの開発を行う。特に、量子ドットデバイスを目指して、今年度は人工的なトンネル障壁の形成技術の開発とバンドルを形成したナノチューブを利用する手法を検討した。
人工的なトンネル障壁形成技術として局所的に300V程度に加速したアルゴンビームを多層カーボンナノチューブに照射する手法と、欠陥をランダムに導入することにより超微細なドットを形成する試みを行った。前者では、アルゴンビームの照射ドーズ量によってトンネル抵抗の値をある程度コントロールできることがわかった。この場合ビーム照射の効果はホストカーボン原子のスパッタリングであることがビーム照射後の原子間力顕微鏡測定によりわかっている。量子ドットデバイスの場合トンネル障壁の抵抗は量子抵抗以上であればその絶対値の大きさはあまり重要でないことから、単電子デバイスへの応用に関しては十分利用可能であると考えられる。この手法を用いて、多層カーボンナノチューブのトンネル障壁問を0.1ミクロン程度に短くすることにより多層カーボンナノチューブでは初めて明確な量子準位の観測に成功した。
後者すなわち欠陥導入法を用いることによる超微細な量子ドットを形成すること参可能であることを示し、室温において単電子トランジスタ特性の観測に成功した。
バンドルを形成するナノチューブに過電流を流すことにより、トンネル障壁の小さな金属ナノチューブを不活性化させ、ゲート領域を選ぶことにより単一ドットや2重ドットに起因するピークのみを取り出すことができることを示した。
また、ナノチューブの位置制御成長技術に関し、電界を印可しながら気相成長することによりある程度の方向制御をできることがわかった。
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[Publications] K.Ishibashi, M.Suzuki, D.Tsuya, Y.Aoyagi: "Fabuication of single electron transistors in multi-wall carbon nanotubes by using Ar beam irradiation"Microelectronic Engineering. 67-68. 749-754 (2003)
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[Publications] D.Tsuya, K.Ishibashi, M.Suzuki, Y.Aoyagi: "Local Ar beam irradiation for making tunneling barriers and its application to single electron inverter in multi-wall cabon nanotubes"Physica E. 19. 157-160 (2003)
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[Publications] T.fuse, et al.: "Effect of the large current flow on the low-temperature transport properties in a bundle of single-wall cabon nanotubes"Appl.Phys.Lett. 83. 3803-3805 (2003)
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[Publications] K.Matsumoto et al.: "Single Electron Transistor with Ultra-High Coulomb Energy of 5000K Using Position Controlled Grown Carbon Nanotube as Channel"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 2415-2418 (2003)
