• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

高品質半導体カーボンナノチューブアレイ作製技術の開発と高集積回路への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15J07857
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 熱工学
研究機関東京大学

研究代表者

大塚 慶吾  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードカーボンナノチューブ / 電界効果トランジスタ / 化学気相成長法 / 同位体標識 / 精製処理 / ナノスケール燃焼 / 単層カーボンナノチューブ / 全長燃焼
研究実績の概要

カーボンナノチューブ(CNT)をトランジスタなどの電子デバイス中の半導体材料として応用することで、従来の材料と比較して高速・低消費電力の実現したり、透明性・柔軟性などの新しい機能を付加したりすることが期待されている。CNTのポテンシャルを生かすには、電子構造が異なる2つのタイプ(金属型、半導体型)のCNTのうち、半導体型のもののみが高密度に並んだアレイ構造を用意する必要がある。前年度までに有機薄膜と水蒸気によってCNTの燃焼が大きく促進されることを見出し,純度が極めて100%に近い半導体型CNTのアレイ構造を得ることに成功した。そこから多数のトランジスタを作製し、それらの特性が従来手法と比較しても優れていることを確認した。しかし、この手法によって作製されたトランジスタの性能は理論上実現可能なレベルからは大きく見劣りしていた。化学気相成長法による合成段階で得られたCNTの密度や長さが小さく、さらには金属型不純物の初期割合が非常に高かった(~33%)ためであり、現状では合成段階がボトルネックとなっている。そこで当該年度は、1本ずつのCNTの成長機構を改めて詳細に調べることによって、将来的に密度や直径などの均一性を高め、初期の金属型割合を下げることを目的として研究を行った。単結晶基板上で得られるCNTの配向形態を生かしたうえで、合成時に炭素同位体標識を特定のパターンでCNTに組み込むことにより、多数の長尺孤立CNTについての成長過程を合成後に追跡することができるようになった。従来観察が困難であった1本ずつのCNTの成長速度、成長待機時間、成長寿命などを詳細に調べられるようになり、さらなる合成制御の研究を促進するものと期待している。この研究成果について、国内外で学会発表を行うとともに、論文が国際誌に出版された。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Fabrication, characterization, and high temperature surface enhanced Raman spectroscopic performance of SiO2 coated silver particles2018

    • 著者名/発表者名
      Ming Liu, Rong Xiang, Yaerim Lee, Keigo Otsuka, Ya-Lun Ho, Taiki Inoue, Shohei Chiashi, Jean-Jacques Delaunay, Shigeo Maruyama
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 10 号: 12 ページ: 5449-5456

    • DOI

      10.1039/c7nr08631h

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Digital Isotope Coding to Trace the Growth Process of Individual Single-Walled Carbon Nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      Keigo Otsuka, Shun Yamamoto, Taiki Inoue, Bunsho Koyano, Hiroyuki Ukai, Ryo Yoshikawa, Rong Xiang, Shohei Chiashi, Shigeo Maruyama
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 印刷中 号: 4 ページ: 3994-4001

    • DOI

      10.1021/acsnano.8b01630

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water-assisted self-sustained burning of metallic single-walled carbon nanotubes for scalable transistor fabrication2017

    • 著者名/発表者名
      K. Otsuka, T. Inoue, Y. Shimomura, S. Chiashi, S. Maruyama
    • 雑誌名

      Nano Research

      巻: 10 号: 9 ページ: 3248-3260

    • DOI

      10.1007/s12274-017-1648-6

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanoscale Characterization of Individual Horizontally Aligned Single-Walled Carbon Nanotubes2017

    • 著者名/発表者名
      Gergely Nemeth, Daniel Datz, Hajnalka Maria Tohati, Aron Pekker, Keigo Otsuka, Taiki Inoue, Shigeo Maruyama, Katalin Kamaras
    • 雑誌名

      physica status solidi (b)

      巻: 254 号: 11 ページ: 1700433-1700433

    • DOI

      10.1002/pssb.201700433

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On-Chip Sorting of Long Semiconducting Carbon Nanotubes for Multiple Transistors along an Identical Array2017

    • 著者名/発表者名
      Keigo Otsuka, Taiki Inoue, Etsuo Maeda, Reo Kometani, Shohei Chiashi, Shigeo Maruyama
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 11 号: 11 ページ: 11497-11504

    • DOI

      10.1021/acsnano.7b06282

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective Synthesis of Large Diameter, Highly Conductive and High Density Single-Walled Carbon Nanotubes by Thiophene-Assisted Chemical Vapor Deposition Method on Transparent Substrates2016

    • 著者名/発表者名
      J. Li, K. Otsuka, X. Zhang, S. Maruyama, J. Liu
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 号: 29 ページ: 14156-14162

    • DOI

      10.1039/c6nr03642b

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Field emission and anode etching during formation of length-controlled nanogaps in electrical breakdown of horizontally aligned single-walled carbon nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      K. Otsuka, T. Inoue, Y. Shimomura, S. Chiashi, S. Maruyama
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 号: 36 ページ: 16363-16370

    • DOI

      10.1039/c6nr05449h

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Tracing growth processes of individual single-walled carbon nanotubes by digital isotope coding2018

    • 著者名/発表者名
      大塚慶吾、山元隼、井ノ上泰輝、項栄、千足昇平、丸山茂夫
    • 学会等名
      第54回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 同位体ラベルによる個々のCNTの成長過程追跡2018

    • 著者名/発表者名
      山元隼、大塚慶吾、井ノ上泰輝、項栄、千足昇平、丸山茂夫
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Tracing growth process of horizontal arrays of single-walled carbon nanotubes by digital isotope coding2018

    • 著者名/発表者名
      Keigo Otuska, Shun Yamamoto, Taiki Inoue, Rong Xiang, Shohei Chiashi, Shigeo Maruyama
    • 学会等名
      International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 7 金属性カーボンナノチューブ全長燃焼後の純半導体 性アレイを用いた複数のトランジスタ作製2017

    • 著者名/発表者名
      大塚慶吾,井ノ上泰輝,千足昇平,丸山茂夫
    • 学会等名
      第54回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ,埼玉県,さいたま市
    • 年月日
      2017-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Selective burning of metallic single-walled carbon nanotubes for integration of transistors2017

    • 著者名/発表者名
      K. Otsuka, T. Inoue, S. Chiashi, S. Mauryama
    • 学会等名
      APS March Meeting 2017
    • 発表場所
      Ernest Morial Convention Center, Lousiana, New Orleans
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of multiple transistors from semiconducting single-walled carbon nanotube arrays after water-assisted burning of metallic tubes2017

    • 著者名/発表者名
      大塚慶吾,井ノ上泰輝,千足昇平,丸山茂夫
    • 学会等名
      第52回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      伊藤国際学術研究センター,東京都,文京区
    • 年月日
      2017-03-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 金属性カーボンナノチューブ全長燃焼後の純半導体アレイを用いた複数のトランジスタ作製2017

    • 著者名/発表者名
      大塚慶吾、井ノ上泰輝、千足昇平、丸山茂夫
    • 学会等名
      第54回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] On-chip purification of semiconducting carbon nanotube arrays for high-performance transistors2017

    • 著者名/発表者名
      大塚慶吾、井ノ上泰輝、千足昇平、丸山茂夫
    • 学会等名
      第53回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 電圧印加による水平配向単層カーボンナノチューブギャップの一方向エッチング2016

    • 著者名/発表者名
      大塚慶吾,井ノ上泰輝,千足昇平,丸山茂夫
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ,新潟県,新潟市
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] One-way burning of single-walled carbon nanotubes from site-controlled nanogaps for full-length removal of metallic nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      K. Otsuka, T. Inoue, S. Chiashi, S. Mauryama
    • 学会等名
      NT16:The Seventeenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials
    • 発表場所
      University of Vienna, Austria, Vienna
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 金属単層カーボンナノチューブ選択除去と電界放出による一方向燃焼2016

    • 著者名/発表者名
      大塚慶吾,井ノ上泰輝,千足昇平,丸山茂夫
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      グランキューブ大阪,大阪府,大阪市
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 金属単層カーボンナノチューブ選択除去と電界放出による一方向燃焼2016

    • 著者名/発表者名
      大塚慶吾,井ノ上泰輝,千足昇平,丸山茂夫
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      大阪府立国際会議場,大阪府,大阪市
    • 年月日
      2016-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 水蒸気およびポリマー援用燃焼による金属単層カーボンナノチューブの長尺除去2016

    • 著者名/発表者名
      井ノ上泰輝,大塚慶吾,千足昇平,丸山茂夫
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学,東京都,目黒区
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Voltage-driven physical gap extension of single-walled carbon nanotubes after electrical breakdown2016

    • 著者名/発表者名
      K. Otsuka, T. Inoue, S. Chiashi, S. Mauryama
    • 学会等名
      Forth Carbon Nanotube Thin Film Electronics and Applications Satellite (CNTFA16)
    • 発表場所
      University of Vienna, Austria, Vienna
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Water-assisted burning of metallic single-walled carbon nanotubes triggered by Joule heating or field-emission electron2015

    • 著者名/発表者名
      大塚慶吾,下村勇貴,井ノ上泰輝,千足昇平,丸山茂夫
    • 学会等名
      第49回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      北九州国際会議場,福岡県,北九州市
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and characterization of SWNTs from open-end nanotube edges2015

    • 著者名/発表者名
      Shohei Chiasi, Hiroki Takezaki, Keigo Otsuka, Taiki Inoue, Shigeo Maruyama
    • 学会等名
      NT15:The Sixteenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • 発表場所
      名古屋大学,愛知県,名古屋市
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrical burning of metallic single-walled carbon nanotubes in full length assisted by water vapor exposure and polymer film coating2015

    • 著者名/発表者名
      Keigo Otsuka, Yuki Shimomura, Taiki Inoue, Shohei Chiashi, Shigeo Maruyama
    • 学会等名
      NT15:The Sixteenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • 発表場所
      名古屋大学,愛知県,名古屋市
    • 年月日
      2015-06-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Full-length re-burning of anode single-walled carbon nanotubes after nanogap formation by electrical breakdown2015

    • 著者名/発表者名
      Keigo Otsuka, Yuki Shimomura, Taiki Inoue, Shohei Chiashi, Shigeo Maruyama
    • 学会等名
      Third Carbon Nanotube Thin Film Electronics and Applications Satellite (CNTFA15)
    • 発表場所
      名古屋大学,愛知県,名古屋市
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 金属単層カーボンナノチューブ選択的燃焼の長尺化2015

    • 著者名/発表者名
      大塚慶吾,下村勇貴,井ノ上泰輝,千足昇平,丸山茂夫
    • 学会等名
      第52回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      福岡国際会議場,福岡県,福岡市
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi