高純度半導体型単層カーボンナノチューブによる高性能伸縮性トランジスタの開発

• 研究課題/領域番号: 25600046
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノ材料工学
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 柳 和宏 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (30415757)
• 連携研究者: 竹延 大志 早稲田大学, 先進理工学部, 教授 (70343035)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 単層カーボンナノチューブ / 半導体型 / 伸縮性デバイス / 電界効果デバイス / 電気化学 / イオン液体・ゲル / 電気二重層 / 金属型 / トランジスタ / イオンゲル・液体

研究成果の概要

伸縮性を有する基板上に高密度な半導体型単層カーボンナノチューブ(s-SWCNT)膜を用いたイオンゲル電気化学トランジスタを作製し、世界に先駆けて伸縮性高性能エネレクトロニクスの基盤を構築することを目標に研究を行った。PDMS基板へのs-SWCNT薄膜転写技術の確立、電極・イオンゲル膜の伸縮性テストを行うことにより、その結果、ON/OFF電流、および移動度の両者において、19%まで延伸させた状況においても性能劣化の見られない、伸縮性デバイスの作製に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Resonant Enhancement of First- and Second-Order Coherent Phonons in Metallic Single-Walled Carbon Nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, K. Tahara, Y. Minami, I. Katayama, M. Kitajima, H. Kawai, K. Yanagi, and J. Takeda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 90 号: 23 ページ: 235435-235435
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.235435
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multifrequency Raman spectroscopy on bulk (11,10) chirality enriched semiconducting single-walled carbon nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Kramberger, M. Kharlamova, K. Yanagi
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. B 巻: 251 号: 12 ページ: 2432-2436
  • DOI: 10.1002/pssb.201451182
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tuning of the Thermoelectric Properties of One-Dimensional Material Networks by Electric Double Layer Techniques using Ionic liquids (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Yanagi, Shouhei Kanda, Yuki Oshima, Yoshimasa Kitamura, Hideki Kawai, Takahiro Yamamoto, Taishi Takenobu, Yusuke Nakai, Yutaka Maniwa
  • 雑誌名: Nano Letters 巻: 14 号: 11 ページ: 6437-6442
  • DOI: 10.1021/nl502982f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Haldane State Formed by Oxygen Molecules Encapsulated in Single-Walled Carbon Nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Hagiwara, M. Ikeda, T. Kida, K. Matsuda, S. Tadera, H. Kyakuno, K. Yanagi, Y. Maniwa, and K. Okunishi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 号: 11 ページ: 113706-113706
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.113706
  • NAID: 40020264800
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Self-formation of highly aligned metallic, semiconducting and single chiral single-walled carbon nanotubes assemblies via a crystal template method (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kawai, K. Hasegawa, A. Oyane, Y. Naito, K. Yanagi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 105 号: 9 ページ: 093102-093102
  • DOI: 10.1063/1.4895103
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Purification, separation and extraction of inner tubes from double-walled carbon nanotubes by tailoring density gradient ultracentrifugation using optical probes (2014)
  • 著者名/発表者名: P. Rohringer, L. Shi, X. Liu, K. Yanagi, T. Pichler
  • 雑誌名: Carbon 巻: 74 ページ: 282-290
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2014.03.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous Band-Filling Control and One-Dimensional Transport in Metallic and Semiconducting Carbon Nanotube Tangled Films (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Shimotani, S. Tsuda, H.T. Yuan, Y. Yomogida, R. Moriya, Taishi Takenobu, K. Yanagi and Y. Iwasa
  • 雑誌名: Advanced Functional Materials 巻: 24 号: 22 ページ: 3305-3311
  • DOI: 10.1002/adfm.201303566
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chirality Fingerprinting and Geometrical Determination of Single-walled Carbon Nanotubes: Analysis of Fine Structure of X-ray Diffraction Pattern (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Mitsuyama, S. Tadera H. Kyakuno, R. Suzuki, H. Ishii, Y. Nakai, Y. Miyata, K. Yanagi, H. Kataura, and Y. Maniwa
  • 雑誌名: Carbon 巻: 2014 ページ: 299-306
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2014.04.006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Giant Seebeck coefficient in semiconducting single-wall carbon nanotube film (2014)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Nakai, Kazuya Honda, Kazuhiro Yanagi, Hiromichi Kataura, Teppei Kato, Takahiro Yamamoto and Yutaka Maniwa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 7 号: 2 ページ: 25103-25103
  • DOI: 10.7567/apex.7.025103
  • NAID: 210000136981
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revealing the Adsorption Mechanisms of Nitrooxides on Ultrapure, Metallicity-Sorted Carbon Nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: G. Ruiz-Soria, A. Paz, M. Sauer, D. Mowbray, P. Lacovig, M. Dalmiglio, S. Lizzit, K. Yanagi, A. Rubio, A. Goldoni, P. Ayala, T. Pichler
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 8 号: 2 ページ: 1375-1383
  • DOI: 10.1021/nn405114z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Environmental stability of ferrocene filled in purely metallic single-walled carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Sauer, H. Shiozawa, P. Ayala, G. Ruiz-Soria, X. Liu, K. Yanagi, H. Kataura, S. Krause, T. Pichler
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. (B) 巻: 250 号: 12 ページ: 2599-2604
  • DOI: 10.1002/pssb.201300124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inner tube growth properties and electronic structure of ferrocene-filled large diameter single-walled carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kharlamova, M. Sauer, T. Saito, S. Krause, X. Liu, K. Yanagi, T. Pichler, H. Shiozawa
  • 雑誌名: Phys. Stat. Sol. (B) 巻: 250 号: 12 ページ: 2575-2580
  • DOI: 10.1002/pssb.201300089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orbital and spin magnetic moments of transforming one-dimensional iron inside metallic and semiconducting carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Briones-Leon, P. Ayala, X. Liu, K. Yanagi, E. Weschke, M. Eisterer, H. Jiang, H. Kataura, T. Pichler, H. Shiozawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 87 号: 19 ページ: 195435-195441
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.195435
  • 査読あり
• [雑誌論文] String-like Assembly of Aligned Single-Wall Carbon Nanotubes in a Single-Chiral State (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kawai, K. Hasegawa, T. Nakatsu, Y. Naitoh, T. Takagi, T. Wada, T. Takenobu, K. Yanagi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 6 号: 6 ページ: 65103-65106
  • DOI: 10.7567/apex.6.065103
  • NAID: 10031181986
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intra- and inter-tube excition relaxation dynamics in high purity semiconducting and metallic single-walled carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ichida, S. Saito, Y. Miyata, K. Yanagi, H. Kataura, H. Ando
  • 雑誌名: Eur. Phys. J. B 巻: 86 号: 2 ページ: 45-49
  • DOI: 10.1140/epjb/e2012-30610-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Internal charge transfer in metallicity sorted ferrocene filled carbon nanotube hybrids (2013)
  • 著者名/発表者名: Sauer, M., Shiozawa, H., Ayala, P., Ruiz-Soria, G., Liu, X., Chernov, A., Krause, S., Yanagi, K., Kataura, H., Pichler, T.
  • 雑誌名: Carbon 巻: accepted ページ: 237-245
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2013.03.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inkjet printing of aligned single-walled carbon-nanotube thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Takagi, Y. Nobusa, S. Gocho, H. Kudou, K. Yanagi, H. Kataura, T. Takenobu
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 102 ページ: 143107-143109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Charge manipulation in molecules encapsulated inside single-wall carbon nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: Yanagi, K.
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 110 号: 8 ページ: 86801-86801
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.086801
  • NAID: 120007137053
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^<13>C-NMR Shift of Highly Concentrated Metallic and Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuda, et al.
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 82 号: 1 ページ: 15001-15001
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.015001
  • 査読あり
• [雑誌論文] 金属型単層カーボンナノチューブを用いたレアメタルフリーの画像素子開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳和宏
  • 雑誌名: 化学と工業 巻: 64 ページ: 374-374
• [雑誌論文] 単層カーボンナノチューブを用いたエレクトロクロミックカラーインク応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳和宏
  • 雑誌名: マテリアルステージ 巻: 3 ページ: 68-68
  • NAID: 40019612669
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブの物性制御の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柳和宏
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] Fabrication of Thermoelectric Devices using Precisely Fermi Level Tuned Single Wall Carbon Nanotubes by Electric Double Layer Carrier Injections (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Oshima, Yoshimasa Kitamura, Hideki Kawai, Kazuhiro Yanagi
  • 学会等名: IWEPNM 2015
  • 発表場所: Kirchberg, Autria
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] Printed SWCNT Thin-Film CMOS Inverters Based On Ion-Gel Chemical Doping (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Wada, R. Inukai, T. Fujimoto, H. Hamahata, S. Matsuzaki, K. Yanagi, T. Takenobu
  • 学会等名: MNC2014
  • 発表場所: Hilton Fukuoka, Fukuoka
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] “Laminated” Ion-Gel Film as High Capacitance Insulator for Carbon Nanotube Transistor (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Fujimoto, R. Shimizu, Y. Takagi, Y. Wada, K. Yanagi, T. Takenobu
  • 学会等名: MNC2014
  • 発表場所: Hilton Fukuoka, Fukuoka
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] Tuning of Thermoelectric Properties of Semiconducting Single Wall Carbon Nanotube Networks by Electric Double Layer Techniques Using Ionic Liquid (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yanagi, S. Kanda, Y. Oshima, Y. Kitamura, H. Kawai, Y. Nakai and Y. Maniwa,
  • 学会等名: MNC2014
  • 発表場所: Hilton Fukuoka, Fukuoka
  • 年月日: 2014-11-07
• [学会発表] Charge Manipulation in molecules encapsulated inside single-wall carbon nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yanagi
  • 学会等名: IWEPNM2014
  • 発表場所: Kirchberg, Austria
  • 招待講演
• [学会発表] Electrolyte gated transistors of aligned carbon-nanotube thin film (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Wada, Jiang Pu, Yuki Takagi, Kazuhiro Yanagi, Taishi Takenobu
  • 学会等名: NT13
  • 発表場所: Aalto University,Espoo,Finland
• [学会発表] String-like Assembly of Aligned Single-Wall Carbon Nanotubes in a Single-Chiral State (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideki Kawai, Kai Hasegawa, Toru Nakatsu, Yasuhisa Naitou, Yuki Takagi, Yoshihumi Wada,Taishi Takenobu, Kazuhiro Yanagi
  • 学会等名: 第45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: 大阪大学会館
• [学会発表] 単一カイラリティ単層カーボンナノチューブにおける自己組織的配列集合体形成と電気伝導特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河合英輝、長谷川凱、工藤光、中津亨、内藤泰久、高木勇樹、和田義史、竹延大志、柳和宏
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス
• [学会発表] 液相成長法によるカーボンナノチューブワイヤー (2013)
  • 著者名/発表者名: 高木 勇樹, 大島 勇吾, 和田義史、河合英輝、柳 和宏, 竹延 大志
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学 京田辺キャンパス
• [学会発表] Single-Walled Carbon-Nanotube P-N Junction Diode for Optoelectronics (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Shimizu, J. Pu, T.Fujimoto, Y. Zhang, K.Yanagi, Y. Iwasa, T. Takenobu
  • 学会等名: SSDM2013
  • 発表場所: Hilton Fukuoka Sea Hawk,Fukuoka
• [学会発表] Stretching properties of single-walled carbon nanotube film transistor (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hamahata, Y. Nobusa,K. Yanagi, Y. Iwasa and T.Takenobu
  • 学会等名: SSDM2013
  • 発表場所: Hilton Fukuoka Sea Hawk,Fukuoka
• [学会発表] 単一カイラリティ単層カーボンナノチューブにおける自己組織的配列集合体形成と電気伝導特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 河合英輝，長谷川凱，工藤光，柳和宏，中津亨，内藤泰久，高木勇樹，和田義史，竹延大志
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] 高密度・高配向カーボンナノチューブワイヤーの成長と伝導特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高木勇樹，大島勇吾，河合英輝，柳和宏，竹延大志
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] Stretchable Single-walled Carbon-nanotube Film Transistors (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hamahata, Y. Nobusa, K.Yanagi and T. Takenobu
  • 学会等名: MNC2013
  • 発表場所: Royton Sapporo,Hokkaido
• [学会発表] Charge Manipulation in molecules encapsulated inside Single-Wall Carbon Nanotubes (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yanagi
  • 学会等名: ICSS 2013
  • 発表場所: Las Vegas, NV, USA
  • 招待講演
• [学会発表] カロテノイドを用いたナノカーボンの物性研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柳和宏
  • 学会等名: カロテノイド研究懇話会
  • 発表場所: 三重大学
  • 招待講演
• [図書] カーボンナノチューブ応用最前線 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柳和宏（分担執筆）
  • 総ページ数: 414
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] Carbon Nanotube and Graphene (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Yanagi (Ed. K. Tanaka, S. Iijima) （分担執筆）
  • 総ページ数: 458
  • 出版者: Elsevier
• [産業財産権] 半導体素子の製造方法、半導体素子の製造デバイス、半導体素子、及び該半導体素子を用いてなる熱電変換素子 (2014)
  • 発明者名: 柳和宏、真庭豊、中井祐介、河合英輝
  • 権利者名: 柳和宏、真庭豊、中井祐介、河合英輝
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-07-01