(57)【要約】      （修正有）【課題】電子装置用のグラフェンナノリボンの提供。【解決手段】長さ方向の一方の側の領域の幅方向両端部に式（１）又は（２）の基、他方の側の領域の幅方向両端部にＨ又は水酸基を有するグラフェンナノリボン。2020158373.tif 0000672020158373.tif 000068Ｒ１はアルキル基、Ｒ２はメチレン基又は式（３）を表し、Ｒ２１はメチル基又はエチル基を表す。2020158373.tif 000069【選択図】図６Ｄ
2020158373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さ方向の一方の側の第１領域と、前記長さ方向の他方の側の第２領域と、を有するグラフェンナノリボンであって、
前記第１領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、下記一般式（１）で表される基及び下記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有し、
前記第２領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかを有することを特徴とするグラフェンナノリボン。
【化１】
2020158373.tif 000051
【化２】
2020158373.tif 000052
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、前記一般式（２）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化３】
2020158373.tif 000053
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【請求項２】
前記第２領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、水酸基を有する、請求項１に記載のグラフェンナノリボン。
【請求項３】
前記第１領域が、下記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位及び下記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位のいずれかを有し、
前記第２領域が、下記一般式（Ｃ）で表される繰り返し単位を有する、請求項１に記載のグラフェンナノリボン。
【化４】
2020158373.tif 000054
【化５】
2020158373.tif 000055
【化６】
2020158373.tif 000056
ただし、前記一般式（Ａ）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。ｍは、１〜１０の整数を表す。
ただし、前記一般式（Ｂ）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。ｍは、１〜１０の整数を表す。
ただし、前記一般式（Ｃ）中、ｍは、１〜１０の整数を表す。
【化７】
2020158373.tif 000057
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【請求項４】
前記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位の数、及び前記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位の数が、１〜１，０００，０００であり、
前記一般式（Ｃ）で表される繰り返し単位の数が、１〜１，０００，０００である、請求項３に記載のグラフェンナノリボン。
【請求項５】
前記第１領域の仕事関数と、前記第２領域の仕事関数との差の絶対値が、０．０１ｅＶ以上である請求項１から４のいずれかに記載のグラフェンナノリボン。
【請求項６】
幅方向の両端部の少なくともいずれかに、下記一般式（１）で表される基及び下記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有することを特徴とするグラフェンナノリボン。
【化８】
2020158373.tif 000058
【化９】
2020158373.tif 000059
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、前記一般式（２）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化１０】
2020158373.tif 000060
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【請求項７】
下記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位及び下記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位のいずれかを有する、請求項６に記載のグラフェンナノリボン。
【化１１】
2020158373.tif 000061
【化１２】
2020158373.tif 000062
ただし、前記一般式（Ａ）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。ｍは、１〜１０の整数を表す。
ただし、前記一般式（Ｂ）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。ｍは、１〜１０の整数を表す。
【化１３】
2020158373.tif 000063
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【請求項８】
前記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位の数、及び前記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位の数が、１〜１，０００，０００である、請求項７に記載のグラフェンナノリボン。
【請求項９】
請求項１から５のいずれかに記載のグラフェンナノリボンを製造する、グラフェンナノリボンの製造方法であって、
請求項６から８のいずれかに記載のグラフェンナノリボンの前記一般式（１）で表される基及び前記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかの一部を、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかに転化する工程を含む、ことを特徴とするグラフェンナノリボンの製造方法。
【請求項１０】
グラフェンナノリボンと、前記グラフェンナノリボンの長さ方向の両側にそれぞれ設けられた第１電極及び第２電極と、を備える電子装置であって、
前記グラフェンナノリボンが、長さ方向の一方の側の第１領域と、前記長さ方向の他方の側の第２領域とを有し、
前記第１領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、下記一般式（１）で表される基及び下記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有し、
前記第２領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかを有することを特徴とする電子装置。
【化１４】
2020158373.tif 000064
【化１５】
2020158373.tif 000065
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、前記一般式（２）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化１６】
2020158373.tif 000066
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラフェンナノリボン、及びその製造方法、並びに電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラフェンをナノメートル程度の幅を持つリボン〔グラフェンナノリボン：ＧＮＲ（ｇｒａｐｈｅｎｅ  ｎａｎｏｒｉｂｂｏｎ）〕に加工すると、幅と大よそ逆比例する大きさのバンドギャップを持つようになることが知られている。これを利用して、グラフェンを電子ビームリソグラフィなどのトップダウン手法で加工し、トランジスタなどのデバイスを作成する試みが行われている。その一方で必要なバンドギャップを実現するには、１ｎｍ前後という極めて狭い幅が必要になるため、トップダウン手法で再現性良く実現することはきわめて難しい。
【０００３】
その一方で、前駆体分子の表面重合によって、１ｎｍ以下の幅を実現する手法が報告されている。前駆体分子としては臭素化芳香族化合物が用いられ、これを加熱した金基板上でウルマン反応を起こさせ、重合させる。ＧＮＲの幅は、前駆体分子の設計次第で制御が可能である。このようなボトムアップ・ＧＮＲは、高周波デバイスなどとしての応用が期待されている。
【０００４】
またＰＮ接合を形成して、例えば、トンネルＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：電界効果トランジスタ）を作製すると、シリコンのＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を上回る特性が可能であることを示唆するシミュレーション結果も得られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｎａｔｕｒｅ  ４６６，  ４７０（２０１０）
【非特許文献２】ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ２９，  １３４４−１３４６（２００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
トンネルＦＥＴをはじめとした、ＧＮＲのＰＮ接合を利用したデバイスを作製する際には、設計どおりの位置にＰＮ接合を作成することが重要である。例えば、ＧＮＲのＰＮ接合形成を目的として、異なる前駆体を逐次蒸着したとする。例えば、通常の水素エッジＧＮＲを与える前駆体を蒸着したあと、水素エッジＧＮＲより深い位置にＬＵＭＯが来て、Ｎ型として動作することが期待されるフッ素エッジＧＮＲを与える前駆体を蒸着したとする。この場合、図１に示すように、水素エッジＧＮＲの両端にフッ素エッジＧＮＲが成長するという、期待とは異なる成長が起きる。それと同時に、接合の位置もＧＮＲによって異なってしまい、ＰＮ接合デバイスとして動作することは期待できない。
【０００７】
本発明は、ＰＮ接合を利用した電子装置に利用可能なグラフェンナノリボン、その製造方法、及び電子装置、並びにＰＮ接合を利用した電子装置に利用可能なグラフェンナノリボンの前駆体となりうるグラフェンナノリボンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの態様では、グラフェンナノリボン（第二の態様）は、
長さ方向の一方の側の第１領域と、前記長さ方向の他方の側の第２領域と、を有するグラフェンナノリボンであって、
前記第１領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、下記一般式（１）で表される基及び下記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有し、
前記第２領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかを有する。
【化１】
2020158373.tif 000003
【化２】
2020158373.tif 000004
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、前記一般式（２）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化３】
2020158373.tif 000005
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【０００９】
また１つの態様では、グラフェンナノリボン（第一の態様）は、
幅方向の両端部の少なくともいずれかに、下記一般式（１）で表される基及び下記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有する。
【化４】
2020158373.tif 000006
【化５】
2020158373.tif 000007
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、前記一般式（２）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化６】
2020158373.tif 000008
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【００１０】
また１つの態様では、グラフェンナノリボンの製造方法は、
第二の態様のグラフェンナノリボンを製造する、グラフェンナノリボンの製造方法であって、
第一の態様のグラフェンナノリボンの前記一般式（１）で表される基及び前記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかの一部を、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかに転化する工程を含む。
【００１１】
また１つの態様では、電子装置は、
グラフェンナノリボンと、前記グラフェンナノリボンの長さ方向の両側にそれぞれ設けられた第１電極及び第２電極と、を備える電子装置であって、
前記グラフェンナノリボンが、長さ方向の一方の側の第１領域と、前記長さ方向の他方の側の第２領域とを有し、
前記第１領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、下記一般式（１）で表される基及び下記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有し、
前記第２領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかを有する。
【化７】
2020158373.tif 000009
【化８】
2020158373.tif 000010
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、前記一般式（２）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化９】
2020158373.tif 000011
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【発明の効果】
【００１２】
１つの側面として、ＰＮ接合を利用した電子装置に利用可能なグラフェンナノリボンを提供できる。
また、１つの側面として、ＰＮ接合を利用した電子装置に利用可能なグラフェンナノリボンの前駆体となりうるグラフェンナノリボンを提供できる。
また、１つの側面として、ＰＮ接合を利用した電子装置に利用可能なグラフェンナノリボンを製造できる。
また、１つの側面として、ＰＮ接合を利用した電子装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、異なる前駆体を逐次蒸着して作成したグラフェンナノリボンの概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、末端の一部がメトキシ基により修飾されたグラフェンナノリボンの一例の模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａのグラフェンナノリボンのバンド分散図である。
【図３Ａ】図３Ａは、末端の一部がアセトニド基により修飾されたグラフェンナノリボンの一例の模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａのグラフェンナノリボンのバンド分散図である。
【図４Ａ】図４Ａは、末端が未修飾のグラフェンナノリボンの一例の模式図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａのグラフェンナノリボンのバンド分散図である。
【図５Ａ】図５Ａは、末端の一部が水酸基により修飾されたグラフェンナノリボンの一例の模式図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａのグラフェンナノリボンのバンド分散図である。
【図６Ａ】図６Ａは、第一の態様のグラフェンナノリボンの官能基の一部を酸加水分解する方法の一例を説明するための模式図である（その１）。
【図６Ｂ】図６Ｂは、第一の態様のグラフェンナノリボンの官能基の一部を酸加水分解する方法の一例を説明するための模式図である（その２）。
【図６Ｃ】図６Ｃは、第一の態様のグラフェンナノリボンの官能基の一部を酸加水分解する方法の一例を説明するための模式図である（その３）。
【図６Ｄ】図６Ｄは、第一の態様のグラフェンナノリボンの官能基の一部を酸加水分解する方法の一例を説明するための模式図である（その４）。
【図７】図７は、電子装置の一例の概略図である。
【図８Ａ】図８Ａは、電子装置の製造方法の一例を説明するための模式図である（その１）。
【図８Ｂ】図８Ｂは、電子装置の製造方法の一例を説明するための模式図である（その２）。
【図８Ｃ】図８Ｃは、電子装置の製造方法の一例を説明するための模式図である（その３）。
【図８Ｄ】図８Ｄは、電子装置の製造方法の一例を説明するための模式図である（その４）。
【図８Ｅ】図８Ｅは、電子装置の製造方法の一例を説明するための模式図である（その５）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（グラフェンナノリボン＜第一の態様＞）
開示のグラフェンナノリボンの一例（第一の態様）は、ＰＮ接合を利用した電子装置に利用可能なグラフェンナノリボン（第二の態様）の前駆体となりうる。
【００１５】
第一の態様のグラフェンナノリボンは、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、下記一般式（１）で表される基及び下記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有する。
【化１０】
2020158373.tif 000012
【化１１】
2020158373.tif 000013
ただし、一般式（１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、一般式（２）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化１２】
2020158373.tif 000014
ただし、一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【００１６】
Ｒ１におけるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。
【００１７】
ここで、一般式（１）で表される基及び一般式（２）で表される基は、グラフェンナノリボンの幅方向の端部のｓｐ２炭素に結合している。
【００１８】
第一の態様のグラフェンナノリボンの幅方向の両端部における一般式（１）で表される基及び一般式（２）で表される基の量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、両端部のｓｐ２炭素に結合する基における２５モル％〜５０モル％を占めることが挙げられる。ここでの基には、水素原子が含まれる。
【００１９】
第一の態様のグラフェンナノリボンは、例えば、下記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位及び下記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位のいずれかを有する。
【化１３】
2020158373.tif 000015
【化１４】
2020158373.tif 000016
ただし、一般式（Ａ）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。ｍは、１〜１０の整数を表し、１〜６の整数が好ましい。
ただし、一般式（Ｂ）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。ｍは、１〜１０の整数を表し、１〜６の整数が好ましい。
【化１５】
2020158373.tif 000017
ただし、一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【００２０】
Ｒ１におけるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。
【００２１】
一般式（Ａ）で表される繰り返し単位の数、及び一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、それぞれ１〜１，０００，０００が好ましく、１０〜１００，０００がより好ましい。
【００２２】
＜第一の態様のグラフェンナノリボンの製造方法＞
第一の態様のグラフェンナノリボンの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、非特許文献〔Ｎａｔｕｒｅ  ４６６，  ４７０（２０１０）〕を参照した方法が挙げられる。その方法を以下に説明する。
【００２３】
ここで、ＧＮＲのボトムアップ合成法について説明する。この合成法では、前駆体分子を真空中で触媒金属基板に真空蒸着する。前駆体分子は、例えば、以下に例示するような、脱離基であるハロゲン基（主に臭素、ヨウ素）を含む、芳香族化合物である。
【化１６】
2020158373.tif 000018
【００２４】
触媒金属基板としては、金、銀、銅などの（１１１）面のほかに、（１１０）面や（７８８）面などの高指数面も用いられる。ここでは、金の（１１１）単結晶面を例として説明する。超高真空中で清浄化したＡｕ（１１１）面を２００℃程度に保持し、前駆体分子を真空蒸着する。このときの蒸着量は、１分子層程度になるように調節することが好ましい。この際Ａｕ（１１１）面上では、前駆体分子からハロゲン基が脱離してＵｌｌｍａｎｎ反応を起こし、芳香族化合物のポリマー鎖ができる。さらに３５０℃〜４５０℃程度で真空中で加熱すると、水素が取れて芳香環化し、以下に示すようなグラフェンのナノリボンを得ることができる。
【化１７】
2020158373.tif 000019
【００２５】
上記の製造方法において、上記前駆体分子に変えて、下記一般式（Ａ−１）で表される分子、下記一般式（Ｂ−１）で表される分子などを用いることで、第一の態様のグラフェンナノリボンを製造することができる。
【化１８】
2020158373.tif 000020
【化１９】
2020158373.tif 000021
ただし、一般式（Ａ−１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、一般式（Ｂ−１）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化２０】
2020158373.tif 000022
ただし、一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【００２６】
Ｒ１におけるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。
【００２７】
（グラフェンナノリボン＜第二の態様＞）
開示のグラフェンナノリボンの一例（第二の態様）は、長さ方向の一方の側の第１領域と、長さ方向の他方の側の第２領域と、を有するグラフェンナノリボンである。
第１領域は、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、下記一般式（１）で表される基及び下記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有する。
第２領域は、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかを有する。
【化２１】
2020158373.tif 000023
【化２２】
2020158373.tif 000024
ただし、一般式（１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、一般式（２）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化２３】
2020158373.tif 000025
ただし、一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【００２８】
Ｒ１におけるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。
【００２９】
ここで、一般式（１）で表される基及び一般式（２）で表される基は、グラフェンナノリボンの幅方向の端部のｓｐ２炭素に結合している。
水素原子、及び水酸基は、グラフェンナノリボンの幅方向の端部のｓｐ２炭素に結合している。
【００３０】
第二の態様のグラフェンナノリボンの第１領域の幅方向の両端部における一般式（１）で表される基及び一般式（２）で表される基の量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、両端部のｓｐ２炭素に結合する基における２５モル％〜５０モル％を占めることが挙げられる。ここでの基には、水素原子が含まれる。
第二の態様のグラフェンナノリボンの第２領域の幅方向の両端部における水酸基の量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、両端部のｓｐ２炭素に結合する基における２５モル％〜５０モル％を占めることが挙げられる。ここでの基には、水素原子が含まれる。
【００３１】
第１領域は、例えば、下記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位及び下記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位のいずれかを有する。
第２領域は、例えば、下記一般式（Ｃ）で表される繰り返し単位を有する。
【化２４】
2020158373.tif 000026
【化２５】
2020158373.tif 000027
【化２６】
2020158373.tif 000028
ただし、一般式（Ａ）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。ｍは、１〜１０の整数を表し、１〜６の整数が好ましい。
ただし、一般式（Ｂ）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。ｍは、１〜１０の整数を表し、１〜６の整数が好ましい。
ただし、一般式（Ｃ）中、ｍは、１〜１０の整数を表し、１〜６の整数が好ましい。
【化２７】
2020158373.tif 000029
ただし、一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
【００３２】
Ｒ１におけるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。
【００３３】
一般式（Ａ）で表される繰り返し単位の数、及び一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、それぞれ１〜１，０００，０００が好ましく、１０〜１００，０００がより好ましい。
一般式（Ｃ）で表される繰り返し単位の数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１〜１，０００，０００が好ましく、１０〜１００，０００がより好ましい。
【００３４】
グラフェンナノリボンの第１領域と第２領域との境は、グラフェンナノリボンの長さ方向の略中央であることが好ましい。ここで、略中央とは、例えば、グラフェンナノリボンを用いたＰＮ接合デバイスにおいて、デバイスが良好に動作する程度の位置であればよい。
【００３５】
第１領域の仕事関数と、第２領域の仕事関数との差の絶対値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０１ｅＶ以上が好ましく、０．０３ｅＶ以上がより好ましく、０．１ｅＶ以上が特に好ましい。
第１領域と第２領域との仕事関数の差の絶対値の上限値としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、第１領域と第２領域との仕事関数の差の絶対値は、０．８ｅＶ以下であってもよいし、０．６ｅＶ以下であってもよい。
【００３６】
幅方向の両端部に官能基を付与したグラフェンナノリボンの仕事関数を、密度汎関数法を用いて計算した。
図２Ａで示される繰り返し単位を有するグラフェンナノリボンのバンド分散図は、図２Ｂのようになる。
図３Ａで示される繰り返し単位を有するグラフェンナノリボンのバンド分散図は、図３Ｂのようになる。
図４Ａで示される繰り返し単位を有するグラフェンナノリボンのバンド分散図は、図４Ｂのようになる。
図５Ａで示される繰り返し単位を有するグラフェンナノリボンのバンド分散図は、図５Ｂのようになる。
これらから各グラフェンナノリボンの仕事関数を求めると以下のようになる。
【００３７】
【表１】
2020158373.tif 000030
【００３８】
上記の通り、これらの仕事関数には、数百ｍｅＶ程度の差があり、これらを組み合わせることでＰＮ接合を形成可能である。例えばＡｃｅｔｏｎｉｄｅ−Ｎ７とＨＯ−Ｎ７とを組み合わせた場合、Ａｃｅｔｏｎｉｄｅ−Ｎ７がＰ型として動作し、ＨＯ−Ｎ７がＮ型として動作する。これは、Ａｃｅｔｏｎｉｄｅ−ＮとＰｒｉｓｔｉｎｅ  Ｎ７と組み合わせた場合も同様で、Ａｃｅｔｏｎｉｄｅ−Ｎ７がＰ型として動作する。その一方でＭｅＯ−Ｎ７とＡｃｅｔｏｎｉｄｅ−Ｎ７とを組み合わせた場合は、ＭｅＯ−Ｎ７がＮ型として動作し、Ａｃｅｔｏｎｉｄｅ−Ｎ７がＰ型として動作する。ＭｅＯ−Ｎ７とＨＯ−Ｎ７との組み合わせの場合は、ＭｅＯ−Ｎ７がＰ型として動作し、ＨＯ−Ｎ７がＮ型として動作する。このようなエッジ修飾基の違いによるＰＮ接合を含む電子デバイスの例を図７に示す。
【００３９】
第二の態様のグラフェンナノリボンの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、以下のグラフェンナノリボンの製造方法が好ましい。
【００４０】
（グラフェンナノリボンの製造方法）
開示のグラフェンナノリボンの製造方法は、第二の態様のグラフェンナノリボンを製造する方法である。
グラフェンナノリボンの製造方法は、第一の態様のグラフェンナノリボンの一般式（１）で表される基及び一般式（２）で表される基の少なくともいずれかの一部を、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかに転化する工程を含む。
【００４１】
転化する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水酸基に転化する方法としては、酸加水分解などが挙げられる。酸加水分解の方法としては、例えば、溶媒（例えば、メタノールなど）と酸（例えば、塩酸など）とを含む酸溶液にグラフェンナノリボンを浸漬させる方法が挙げられる。また、例えば、水素原子に転化する方法としては、金触媒存在下で、原子状水素を接触させる方法が挙げられる。原子状水素を発生させる方法としては、例えば、超高真空下で水素ガスを高温フィラメントに接触させる方法が挙げられる。
【００４２】
第一の態様のグラフェンナノリボンの一般式（１）で表される基及び一般式（２）で表される基の少なくともいずれかの一部を水酸基に転化する方法としては、例えば、第一の態様のグラフェンナノリボンの長さ方向の一方の側を被膜により被覆しつつ、長さ方向の他方の側に酸を接触させる方法が挙げられる。
被膜としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フォトレジストの被膜などが挙げられる。
被膜は、酸加水分解の後に除去されることが好ましい。
【００４３】
以下に、第一の態様のグラフェンナノリボンの一般式（１）で表される基（Ｒ１がメチル基）の一部を、酸加水分解により水酸基に転化する方法を、説明する。
図６Ａに、第一の態様のグラフェンナノリボンの一例を示す。
図６Ｂに示すように、図６Ａのグラフェンナノリボンの長さ方向の一方の側（図６Ｂにおいて左側）を、グラフェンナノリボンの中央部を境に、フォトレジストの被膜１０で被覆する。フォトレジストの被膜を一方の側にのみ被覆する方法としては、例えば、グラフェンナノリボン全体をポジ型フォトレジストの被膜で被覆した後に、グラフェンナノリボンの長さ方向の他方の側のみをフォトマスクを用いて選択的に露光した後にアルカリ現像し、他方の側のフォトレジストの被膜を選択的に溶解除去する方法が挙げられる。
次に、図６Ｂに示す状態でグラフェンナノリボン全体に酸を付与する。そうすると、グラフェンナノリボンの左側は、フォトレジストの被膜１０により保護されているため、グラフェンナノリボンの左側のメトキシ基は、酸加水分解されない。一方、グラフェンナノリボンの右側は、フォトレジストの被膜１０により保護されていないため、グラフェンナノリボンの右側のメトキシ基は、酸加水分解され、水酸基となる（図６Ｃ）。
フォトレジストの被膜１０は、不要であれば、除去してもよい（図６Ｄ）。フォトレジストの被膜１０の除去は、例えば、フォトレジストの被膜１０を露光した後にアルカリ現像すればよい。
【００４４】
（電子装置）
開示の電子装置は、グラフェンナノリボンと、グラフェンナノリボンの長さ方向の両側にそれぞれ設けられた第１電極及び第２電極と、を備える。
グラフェンナノリボンは、第二の態様のグラフェンナノリボンである。すなわち、グラフェンナノリボンは、長さ方向の一方の側の第１領域と、長さ方向の他方の側の第２領域とを有する。
そして、第１領域は、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、一般式（１）で表される基及び一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有し、第２領域は、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかを有する。
【００４５】
図７に電子装置の一例を示す。
図７の電子装置は、サファイヤ基板等の支持基板２上に、第１領域１Ａと第２領域１Ｂとを有する。更に電子装置は、第１領域１Ａに接続する第１電極３、及び第２領域１Ｂに接続する第２電極４を有する。第１電極及び第２電極としては、例えば、Ａｕ電極、Ｔｉ／Ａｕ積層体などが挙げられる。
【００４６】
次に、図７の電子装置の製造方法の一例を、図を用いて説明する。
図８Ａ〜図８Ｅは、電子装置の製造方法の一例を説明するための模式図である。
まず、支持基板２上に第一の態様のグラフェンナノリボン１を配する（図８Ａ）。支持基板２上に第一の態様のグラフェンナノリボン１を配する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、＜第一の態様のグラフェンナノリボンの製造方法＞に記載の方法で触媒金属基板上に製造した第一の態様のグラフェンナノリボンを支持基板２上に転写する方法が挙げられる。
次に、第一の態様のグラフェンナノリボン１の長さ方向の一方の側をフォトレジストの被膜１０で被覆する（図８Ｂ）。
次に、図８Ｂに示す状態でグラフェンナノリボン全体に酸を付与し、第一の態様のグラフェンナノリボン１の長さ方向の他方の側の官能基（一般式（１）で表される基、一般式（２）で表される基）を酸加水分解により水酸基に転化する。そうすることで、第一の態様のグラフェンナノリボン１が、第１領域１Ａ及び第２領域１Ｂを有する第二の態様のグラフェンナノリボンに変化する（図８Ｃ）。
次に、不要なフォトレジストの被膜１０を除去する（図８Ｄ）。
次に、第１電極３を第１領域１Ａに接続するように、かつ第２電極４を第２領域１Ｂに接続するようにそれぞれ形成する。そうすることで、図８Ｅに示す電子装置が得られる。
電子装置は、例えば、ＰＮ接合ダイオードである。
【００４７】
更に以下の付記を開示する。
（付記１）
長さ方向の一方の側の第１領域と、前記長さ方向の他方の側の第２領域と、を有するグラフェンナノリボンであって、
前記第１領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、下記一般式（１）で表される基及び下記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有し、
前記第２領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかを有することを特徴とするグラフェンナノリボン。
【化２８】
2020158373.tif 000031
【化２９】
2020158373.tif 000032
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、前記一般式（２）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化３０】
2020158373.tif 000033
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
（付記２）
前記第２領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、水酸基を有する、付記１に記載のグラフェンナノリボン。
（付記３）
前記第１領域が、下記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位及び下記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位のいずれかを有し、
前記第２領域が、下記一般式（Ｃ）で表される繰り返し単位を有する、付記１に記載のグラフェンナノリボン。
【化３１】
2020158373.tif 000034
【化３２】
2020158373.tif 000035
【化３３】
2020158373.tif 000036
ただし、前記一般式（Ａ）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。ｍは、１〜１０の整数を表す。
ただし、前記一般式（Ｂ）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。ｍは、１〜１０の整数を表す。
ただし、前記一般式（Ｃ）中、ｍは、１〜１０の整数を表す。
【化３４】
2020158373.tif 000037
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
（付記４）
前記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位の数、及び前記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位の数が、１〜１，０００，０００であり、
前記一般式（Ｃ）で表される繰り返し単位の数が、１〜１，０００，０００である、付記３に記載のグラフェンナノリボン。
（付記５）
前記第１領域の仕事関数と、前記第２領域の仕事関数との差の絶対値が、０．０１ｅＶ以上である付記１から４のいずれかに記載のグラフェンナノリボン。
（付記６）
幅方向の両端部の少なくともいずれかに、下記一般式（１）で表される基及び下記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有することを特徴とするグラフェンナノリボン。
【化３５】
2020158373.tif 000038
【化３６】
2020158373.tif 000039
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、前記一般式（２）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化３７】
2020158373.tif 000040
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
（付記７）
下記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位及び下記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位のいずれかを有する、付記６に記載のグラフェンナノリボン。
【化３８】
2020158373.tif 000041
【化３９】
2020158373.tif 000042
ただし、前記一般式（Ａ）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。ｍは、１〜１０の整数を表す。
ただし、前記一般式（Ｂ）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。ｍは、１〜１０の整数を表す。
【化４０】
2020158373.tif 000043
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
（付記８）
前記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位の数、及び前記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位の数が、１〜１，０００，０００である、付記７に記載のグラフェンナノリボン。
（付記９）
付記１から５のいずれかに記載のグラフェンナノリボンを製造する、グラフェンナノリボンの製造方法であって、
付記６から８のいずれかに記載のグラフェンナノリボンの前記一般式（１）で表される基及び前記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかの一部を、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかに転化する工程を含む、ことを特徴とするグラフェンナノリボンの製造方法。
（付記１０）
グラフェンナノリボンと、前記グラフェンナノリボンの長さ方向の両側にそれぞれ設けられた第１電極及び第２電極と、を備える電子装置であって、
前記グラフェンナノリボンが、長さ方向の一方の側の第１領域と、前記長さ方向の他方の側の第２領域とを有し、
前記第１領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、下記一般式（１）で表される基及び下記一般式（２）で表される基の少なくともいずれかを有し、
前記第２領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、水素原子、及び水酸基の少なくともいずれかを有することを特徴とする電子装置。
【化４１】
2020158373.tif 000044
【化４２】
2020158373.tif 000045
ただし、前記一般式（１）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。
ただし、前記一般式（２）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。
【化４３】
2020158373.tif 000046
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
（付記１１）
前記第２領域が、幅方向の両端部の少なくともいずれかに、水酸基を有する、付記１０に記載の電子装置。
（付記１２）
前記第１領域が、下記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位及び下記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位のいずれかを有し、
前記第２領域が、下記一般式（Ｃ）で表される繰り返し単位を有する、付記１０に記載の電子装置。
【化４４】
2020158373.tif 000047
【化４５】
2020158373.tif 000048
【化４６】
2020158373.tif 000049
ただし、前記一般式（Ａ）中、Ｒ１は、炭素数１〜２０のアルキル基を表す。ｍは、１〜１０の整数を表す。
ただし、前記一般式（Ｂ）中、Ｒ２は、メチレン基、及び下記一般式（３）で表される基のいずれかを表す。ｍは、１〜１０の整数を表す。
ただし、前記一般式（Ｃ）中、ｍは、１〜１０の整数を表す。
【化４７】
2020158373.tif 000050
ただし、前記一般式（３）中、Ｒ２１は、それぞれ独立して、メチル基、及びエチル基のいずれかを表す。
（付記１３）
前記一般式（Ａ）で表される繰り返し単位の数、及び前記一般式（Ｂ）で表される繰り返し単位の数が、１〜１，０００，０００であり、
前記一般式（Ｃ）で表される繰り返し単位の数が、１〜１，０００，０００である、付記１２に記載の電子装置。
（付記１４）
前記第１領域の仕事関数と、前記第２領域の仕事関数との差の絶対値が、０．０１ｅＶ以上である付記１０から１３のいずれかに記載の電子装置。
【符号の説明】
【００４８】
１    第一の態様のグラフェンナノリボン
１Ａ  第１領域
１Ｂ  第２領域
２    支持基板
３    第１電極
４    第２電極
１０  フォトレジストの被膜
【図１】
2020158373.tif 000070
【図２Ａ】
2020158373.tif 000071
【図２Ｂ】
2020158373.tif 000072
【図３Ａ】
2020158373.tif 000073
【図３Ｂ】
2020158373.tif 000074
【図４Ａ】
2020158373.tif 000075
【図４Ｂ】
2020158373.tif 000076
【図５Ａ】
2020158373.tif 000077
【図５Ｂ】
2020158373.tif 000078
【図６Ａ】
2020158373.tif 000079
【図６Ｂ】
2020158373.tif 000080
【図６Ｃ】
2020158373.tif 000081
【図６Ｄ】
2020158373.tif 000082
【図７】
2020158373.tif 000083
【図８Ａ】
2020158373.tif 000084
【図８Ｂ】
2020158373.tif 000085
【図８Ｃ】
2020158373.tif 000086
【図８Ｄ】
2020158373.tif 000087
【図８Ｅ】
2020158373.tif 000088