2016 Fiscal Year Research-status Report
カーボンナノチューブデバイスの高性能化とばらつき低減技術の開発
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16K17492
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
桑原 有紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, ナノ材料研究部門, 研究員 (20635312)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / トランジスタ / 印刷 / 分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では集積単位ともなる単層カーボンナノチューブの一本の物性と構造制御し、カーボンナノチューブの高次構造構築の技術を開発することにより、最終的にはカーボンナノチューブ薄膜デバイスの高性能化と性能のばらつきの低減を目指す。当該年度では、主にカーボンナノチューブ薄膜トランジスタの基礎物性評価としてデバイス性能に対する半導体カーボンナノチューブの長さの影響を調べた。また、分離して得られた半導体カーボンナノチューブ分散液のインクとしての安定性の評価、インクの塗布技術の構築を行った。
カーボンナノチューブは、非イオン性界面活性剤で分散し、電界誘起層形成（ELF）法を用いて半導体カーボンナノチューブの高純度化を行うことで半導体インクを調製した。これをさらにサイズ排除クロマトグラフィーを用いて長さで分級し、各カーボンナノチューブ薄膜を熱酸化膜付きシリコン基板上に形成し、最後に電極を蒸着してデバイスを作製した。長さが異なるとパーコレーション閾値が異なる。そのため、各カーボンナノチューブの密度が異なるデバイスを複数作製することで、オンオフ比、オン電流、移動度の性能において傾向を比較した。結果、高純度半導体カーボンナノチューブの長さの違いによる性能の優位差はほぼみられないことを確認した。また、インクの安定性については、約4カ月にわたり冷蔵保管したインクを使用してデバイスを作製し、カーボンナノチューブの製膜性およびデバイス性能の経時変化を評価し、この期間においてインクの安定性を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
カーボンナノチューブの薄膜トランジスタの基礎物性の評価を進める中で、カーボンナノチューブインクの塗布技術として、ディスペンサー、インクジェットの塗布技術の習得、カーボンナノチューブインクの安定性評価等を行うことができた。最終的な研究目標であるデバイス性能のばらつきの低減を行うための基盤となる技術を構築できたと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ディスペンサー等を用いて、オンデマンドでカーボンナノチューブ薄膜トランジスタを作製する。インクのカーボンナノチューブや分散剤の濃度等の検討、塗布基板の表面改質や塗布環境等、インク塗布条件の最適化を行う。また、基板全面に塗布する従来法との性能ばらつきの比較検討を、オンオフ比、移動度、ヒステリシス、閾値、特性のばらつき等について調べる。
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| Causes of Carryover |
当初導入を検討をしていた備品に関して他のものでの代用することが可能となったものがあったこと、また、購入予定としていた消耗品が生産中止となったため断念せざる負えない状況になったことが原因である。なお、購入不可能となった消耗品に関しては、当該年度の研究結果から今後の研究推進に必ずしも必要なものではないと判断できたため、これらの費用を次年度以降の研究計画の促進に充てたいと考えた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
インクを塗布する際の制御性を上げるために、LEDランプ等を用いた基板表面の改質が可能なユニットを導入することを検討している。
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