2018 Fiscal Year Annual Research Report

Development of performance improvement and variation reduction technology of carbon nanotube devices

Research Project

Project/Area Number	16K17492
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	桑原有紀国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (20635312)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	カーボンナノチューブ / トランジスタ / 分離 / 印刷
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、集積単位となる単層カーボンナノチューブの一本の構造と物性を制御し、カーボンナノチューブ分散液をインク利用することによる高次構造構築の技術を開発することにより、最終的に、カーボンナノチューブの薄膜デバイスの高性能化と性能のばらつき低減をめざす。当該年度では、カーボンナノチューブの純度向上のための分離技術に関する研究、ディスペンサーを用いたナノチューブ分散液の塗布に関する要素技術開発を行った。カーボンナノチューブの分離技術の向上は、得られた半導体カーボンナノチューブを使ったデバイスの高性能化には欠かせない。今回、電界を用いた金属／半導体カーボンナノチューブ分離法である電界誘起層形成法（ELF法）に関し、詳細にカーボンナノチューブの分散および分離環境を調べる技術を確立して長年不明であった分離メカニズムを明らかにした。これにより、カーボンナノチューブインクの実用化に欠かせない分離精度の向上、低コスト化、量産化への指針を得た。また、塗布技術に関して、ディスペンサー等を用いてカーボンナノチューブインクをオンデマンドに塗布する場合は特に、インク中の界面活性剤とカーボンナノチューブの濃度を正確に制御することが重要になる。今回、界面活性剤とカーボンナノチューブの濃度に対し、それぞれ屈折率測定と吸収測定によって検量線を作成した。今後、カーボンナノチューブインクを様々な用途に対応させるため、インクの組成から塗布により得られるカーボンナノチューブ膜の厚さや電気的特性値などについて指標となるデータを構築することが必要と考えられる。また、分散液中のカーボンナノチューブが負に帯電していることや、分散液の環境によってその帯電量が変わる結果が得られたことから、塗布精度を高めるためにも基板との静電的な相互作用を考慮した研究も必要と考えられる。これらに関し、ひきつづき研究を続けていく。