(57)【要約】【課題】比較的低温の処理でカーボンナノ材料によって構成されたチャネル表面に絶縁膜を成膜するためのカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法及びそれによって絶縁膜が成膜されたカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタを提供すること。【解決手段】Ｓｉ基板１０１上に設けられたソース電極１０４、ドレイン電極１０５、及びカーボンナノチューブ１０３で構成されたチャネル表面にポリシラザン溶液１０６ａを塗布したＣＮＴ−ＦＥＴを電気炉２００によって加熱することで、ポリシラザン溶液１０６ａを水分と反応させ、チャネル表面にシリコン酸化膜で構成された絶縁膜１０６を成膜する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板に設けられたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及びドレイン電極間の電流通路になり且つカーボンナノ材料で構成されたチャネルとを有するカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタの前記チャネルの表面にポリシラザン溶液を塗布し、
前記ポリシラザン溶液を水分と反応させることによって前記チャネルの表面にシリコン酸化膜を成膜する、
ことを特徴とするカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法。
【請求項２】
前記ポリシラザン溶液を水分と反応させる際に、さらに前記ポリシラザン溶液を塗布した前記カーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタを加熱することを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法。
【請求項３】
前記チャネル表面にポリシラザン溶液を塗布するに先立って、前記ポリシラザン溶液にさらに触媒を添加することを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法。
【請求項４】
前記触媒はパラジウム系触媒又はアミン系触媒であることを特徴とする請求項３に記載のカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法。
【請求項５】
前記シリコン酸化膜の膜厚を２０ｎｍ〜５０ｎｍとすることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法。
【請求項６】
前記チャネルに所定時間通電することで前記チャネルを構成するカーボンナノチューブ中の金属成分を除去することを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載のカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタセンサにおける絶縁膜成膜方法によってシリコン酸化膜が成膜されたカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタ。
【請求項８】
さらにバックゲート電極が設けられ、該バックゲート電極に印加可能な電圧の範囲が前記シリコン酸化膜の膜厚によって制御されることを特徴とする請求項７に記載のカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜の成膜方法及びそれによって絶縁膜が成膜されたカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノ材料の１つであるカーボンナノチューブは、非特許文献１に示すように１９９１年に発見されたものであり、近年、そのようなカーボンナノチューブには、様々な応用が期待されている。  
例えば、電位窓が広いことを利用して、チャネル部分にカーボンナノチューブを用いた電界効果トランジスタは、蛋白質やＤＮＡを検知するバイオセンサとしての応用が期待されている。また、気相で用いればガスセンサとしての応用も可能である。
【０００３】
このようなカーボンナノチューブを用いた電界効果トランジスタ（以下、ＣＮＴ−ＦＥＴと略記する）の製造方法に関する提案は、例えば特許文献１においてなされている。特許文献１においては、超微細繊維（カーボンナノチューブ）で構成されたチャネル上に、ソース電極及びドレイン電極と同じ金属材料からなる第１の層を堆積し、さらに、第１の層上におけるソース電極及びドレイン電極の形成位置をマスクするように第２の層を堆積するようにしている。これにより、超微細繊維の上にフォトレジストを形成せずにソース電極及びドレイン電極の形成を行うことができ、超微細繊維周辺にフォトレジストの残渣が付着するということが起こらなくなる。これにより、ソース電極或いはドレイン電極からの電流信号が時間的に略一定となる。
【０００４】
ここで、特許文献１においては、ＣＮＴ−ＦＥＴのチャネル表面を窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）からなる絶縁膜で保護することについての開示もなされている。絶縁膜を設けることによってチャネルを保護できるとともに、ＣＮＴ−ＦＥＴのＳ／Ｎを向上させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３４６７６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】S.Iijima、 Nature Vol.354 p.56 (1991)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
絶縁膜としては酸化シリコン膜が優れているが、従来の成膜法は、酸化雰囲気やプラズマの存在下で成膜されるため、ほとんどのカーボンナノチューブが燃焼してしまうという問題がある。また、還元雰囲気で成膜可能である絶縁膜としてシリコン窒化膜を用いる場合、その成膜には、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）法が用いられることが多い。熱ＣＶＤ法を用いて成膜を行う場合、８００℃程度の比較的高温での処理が必要となる。これに対し、カーボンナノチューブの燃焼温度は６００℃程度であるため、絶縁膜の成膜の際にカーボンナノチューブが燃焼してしまう恐れがある。
【０００８】
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、比較的低温の処理でカーボンナノ材料によって構成されたチャネル表面に絶縁膜を成膜するためのカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法及びそれによって絶縁膜が成膜されたカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタ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】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様のカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法は、基板と、該基板に設けられたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及びドレイン電極間の電流通路になり且つカーボンナノ材料で構成されたチャネルとを有するカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタの前記チャネルの表面にポリシラザン溶液を塗布し、前記ポリシラザン溶液を水分と反応させることによって前記チャネルの表面にシリコン酸化膜を成膜することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、比較的低温の処理でカーボンナノ材料によって構成されたチャネル表面に絶縁膜を成膜するためのカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法及びそれによって絶縁膜が成膜されたカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態における絶縁膜形成方法によって製造されたＣＮＴ−ＦＥＴセンサのバックゲート電圧測定結果を示す図である。
【図３】絶縁膜の膜厚とＣＮＴ−ＦＥＴセンサの感度との関係の測定結果を示す図である。
【図４】参照電極に電圧を印加して測定を行った結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
図１は、本発明の一実施形態に係るカーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタにおける絶縁膜成膜方法を説明するための図である。本実施形態においては、カーボンナノ材料を用いた電界効果トランジスタとして、カーボンナノチューブ電界効果トランジスタ（ＣＮＴ−ＦＥＴ）の絶縁膜成膜方法を例として説明する。なお、図１（ａ）〜図１（ｃ）は絶縁膜成膜以後の処理工程を示している。絶縁膜の成膜までのＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法については従来周知の製造方法が適用可能である。したがって、ここでは以下に簡単に説明する。
【００１３】
まず、Ｓｉ基板１０１の表面（図１（ａ）等に示すＳｉ基板１０１の上面）にＳｉＯ２等の絶縁層１０２を形成する。次に、絶縁層１０２の表面にカーボンナノチューブ１０３を配置する。この際、成長済みのカーボンナノチューブ１０３を配置するようにしても良いし、絶縁層１０２の表面に触媒金属を設け、該触媒金属とメタンガス等とを反応させることで、絶縁層１０２上でカーボンナノチューブ１０３を成長させるようにしても良い。絶縁層１０２の表面に配置したカーボンナノチューブ１０３は、電圧の印加によりソース電極とドレイン電極との間の電流流路となるチャネルとして機能する。
【００１４】
次に、カーボンナノチューブ１０３と電気的に接するように金属電極１０４、１０５を形成する。これら金属電極１０４、１０５がそれぞれＣＮＴ−ＦＥＴのソース電極、ドレイン電極となる。なお、以後の説明においては金属電極１０４がソース電極、金属電極１０５がドレイン電極であるとする。
【００１５】
以上のようにして、ＣＮＴ−ＦＥＴセンサの製造方法における、図１（ａ）に示す前までの処理が終了する。なお、ここで説明した製造方法はあくまでも一例であって適宜変形可能である。
【００１６】
次に、カーボンナノチューブ１０３上に絶縁膜を成膜する。この絶縁膜の成膜の処理が本実施形態に係る部分である。本実施形態においては、絶縁膜の成膜にポリシラザンを用いることで低温での絶縁膜成膜を可能とする。ここで、ポリシラザンとは、以下の構造を単位とする無機ポリマー材料である。  
−(ＳｉＨ２ＮＨ)−  
以下、本発明の一実施形態に係るＣＮＴ−ＦＥＴにおける絶縁膜成膜方法を説明する。  
まず、ポリシラザンを有機溶媒（キシレン、ターペン等）に溶解させて得られるポリシラザン溶液をＣＮＴ−ＦＥＴのカーボンナノチューブ１０３上に平坦な膜状となるように塗布する。ここで、ポリシラザン溶液を塗布するための手法としては例えばスピンコート法を用いることができる。スピンコート法を用いる場合には、図１（ａ）に示したようにして、ポリシラザン溶液１０６ａをカーボンナノチューブ１０３上に滴下した後で、ＣＮＴ−ＦＥＴの全体を図示しないスピンコーター等によって高速回転させる。これにより、ＣＮＴ−ＦＥＴ上に滴下されたポリシラザン溶液１０６ａが平坦な薄膜状に塗布される。
【００１７】
なお、本実施形態では、ポリシラザンを塗布するための手法としてスピンコート法を例に挙げたが、ポリシラザンを平面の膜状に塗布できる手法であればスピンコート法に限定されるものではない。また、図１（ａ）では、カーボンナノチューブ１０３上だけでなくソース電極１０４上、ドレイン電極１０５上にもポリシラザン溶液１０６ａを塗布している。これは、ソース電極１０４及びドレイン電極１０５も絶縁膜１０６によって保護するためである。
【００１８】
ポリシラザン溶液１０６ａをカーボンナノチューブ１０３上に塗布した後、ポリシラザン溶液１０６ａが塗布されたＣＮＴ−ＦＥＴを、図１（ｂ）に示すようにして、湿潤雰囲気に保たれた電気炉２００内で所定時間加熱する。これにより、ポリシラザン溶液１０６ａ中のポリシラザンと電気炉２００中の水分とが以下の反応式で示すようにして反応する。  
−(ＳｉＨ２ＮＨ)−  ＋  ２Ｈ２Ｏ  →ＳｉＯ２  ＋  ＮＨ３↑  ＋  ２Ｈ２↑  
上式に示す反応の結果、カーボンナノチューブ１０３にはシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）からなる絶縁膜１０６が形成される。
【００１９】
上式の反応は比較的低温（室温〜４５０℃程度）で起こるものである。これに対し、カーボンナノチューブの燃焼温度は６００℃程度である。さらに、ポリシラザンは炭素材料と反応しない材料であるので、ＣＮＴ−ＦＥＴに形成されたカーボンナノチューブへのダメージを極力少なくして絶縁膜１０６を成膜することが可能である。
【００２０】
なお、上式の反応は加熱温度を高くするほど進み易く、また加熱時間を長くするほど進み易い。さらに、ポリシラザン溶液１０６ａに触媒を添加することによって反応が起こるまでの加熱時間及び加熱変化の関係が変化することも分かっている。以下の表は、ポリシラザン溶液に添加する触媒の種類に応じた加熱時間と加熱温度の関係を示す表である。  
【００２１】
【表１】
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【００２２】
ここで、表１における触媒なしポリシラザン溶液は、キシレン（分子式Ｃ８Ｈ１０）を溶媒とし、キシレンに所定量のポリシラザンを混合したものである。また、パラジウム系触媒を含むポリシラザン溶液は、触媒なしポリシラザン溶液と同一条件の溶液にパラジウム（Ｐｄ）微粒子を０．４重量パーセント濃度だけ混合したものである。さらに、アミン系触媒を含むポリシラザン溶液は、触媒なしポリシラザン溶液と同一条件の溶液に4,4'(Propane1.3diyl)bis(1methylpiperidine)（分子式Ｃ１５Ｈ３０Ｎ２）を１０重量パーセント濃度だけ混合したものである。なお、本実施形態において示した触媒の濃度は一例であり、またパラジウム系触媒、アミン系触媒として用いる材料も本実施形態において示したものに限るものではない。
【００２３】
表１に示したように、同じ時間の加熱を行った場合、触媒がない場合よりも触媒がある場合のほうが反応が起こり易く、またパラジウム系触媒とアミン系触媒とではアミン系触媒のほうが低温で反応が起こり易い。したがって、ポリシラザン溶液には触媒を混合しておくことが好ましく、さらに、ポリシラザン溶液に混合する触媒としてはアミン系触媒を用いることがより好ましい。
【００２４】
なお、表１には示していないが、パラジウム系触媒であっても長時間の加熱を行うことにより２５０℃よりも低温で反応を起こすことができることも分かっている。出願人の実験では、前記のパラジウム系触媒を含むポリシラザン溶液をカーボンナノチューブ上に塗布した後、１５０℃で１時間加熱し、その後に９０℃で３時間加熱した場合にも反応が起こった。さらに、アミン系触媒を含むポリシラザン溶液の場合には、室温で２週間放置した場合にもポリシラザンが大気中の水分と反応した。即ち、上式の反応を起こすためには必ずしも電気炉２００による加熱は必要ではない。
【００２５】
ＣＮＴ−ＦＥＴをバイオセンサとして用いる場合には、ポリシラザンを用いて絶縁膜１０６を形成することによって製造が完了する。これは、ＣＮＴ−ＦＥＴをバイオセンサとして用いる場合には、測定対象となる溶液自体がゲート電極として作用するためである。実際には、ＣＮＴ−ＦＥＴの特性改善を図るために、図１（ｃ）に示すように、絶縁膜１０６にトップゲート電極１０７を形成し、さらにＳｉ基板１０１の裏面にバックゲート電極１０９を形成することが好ましい。さらには、溶液に対する使用を考慮して、絶縁膜１０６の表面に防水性を有する樹脂等からなる保護膜１０８を形成することがより好ましい。
【００２６】
なお、図１（ｃ）は、ＣＮＴ−ＦＥＴをバイオセンサとして用いる場合の使用例を示している。例えば、容器３００内の溶液３０１中に溶解している測定対象物３０１ａの量を測定する場合、この測定対象物３０１ａと選択的に反応する物質３０２をＣＮＴ−ＦＥＴのトップゲート電極１０７表面に塗布する。この状態で参照電極４００を介して溶液３０１にトップゲート電圧ＶＴＧを印加するとともにバックゲート電極１０９にバックゲート電圧ＶＢＧを印加する。なお、参照電極４００としては例えばＡｇ/ＡｇＣｌ電極を用いることができる。Ａｇ/ＡｇＣｌ電極は、Ａｇ電極とＡｇＣｌ飽和溶液とから構成された電極であって、以下の反応式で示す反応が起こる電位を基準の電位とした電極である。  
Ａｇ  ＋  ｅ−  →  Ａｇ
溶液中の測定対象物３０１ａがトップゲート電極１０７に塗布された物質３０２に付着すると、測定対象物３０１ａが物質３０２と反応する。この反応に伴うポテンシャルの変化がトップゲート電極１０７を介してカーボンナノチューブ１０３で構成されたチャネルに電圧として印加される。このチャネルに印加された電圧に応じた電流がチャネルを通してソース電極１０４とドレイン電極１０５との間に電流が流れる。この電流を測定することによって溶液３０１中の測定対象物３０１ａの量（濃度）を測定可能である。
【００２７】
このようなＣＮＴ−ＦＥＴセンサにおいては、測定対象物３０１ａと物質３０２との組み合わせを変えることによって、種々の測定対象物に対する測定を行うことが可能である。例えば、溶液中の特定の抗原の量を測定する場合には、その抗原と選択的に反応する抗体をトップゲート電極１０７に塗布すれば良い。この他、ＤＮＡの測定やたんぱく質の測定等にもＣＮＴ−ＦＥＴセンサを用いることが可能である。また、気相で用いればガスセンサとしての応用も可能である。
【００２８】
次に、本実施形態における絶縁膜形成方法によって製造されたＣＮＴ−ＦＥＴセンサの動作確認結果について具体例を示して説明する。
【００２９】
図２は、本実施形態における絶縁膜形成方法によって製造されたＣＮＴ−ＦＥＴセンサのバックゲート電圧測定結果を示す図である。ここで、図２の測定を行うに際して、ＣＮＴ−ＦＥＴの絶縁膜１０６の成膜には溶媒との重量比が２０パーセントのポリシラザン溶液（溶媒：キシレン、触媒：アミン系触媒）を用いた。また、絶縁膜１０６の成膜に際しては、スピンコート法を用いてカーボンナノチューブ１０３上にポリシラザン溶液１０６ａを塗布した。この際、スピンコーターは、まず５００ｒｐｍで５秒回転させ、その後、３０００ｒｐｍで２０秒回転させた。さらにその後、ポリシラザン溶液１０６ａの薄膜が形成されたＣＮＴ−ＦＥＴを電気炉２００によって１５０℃で１時間加熱した。この結果、膜厚が２０ｎｍ（±５ｎｍ）の絶縁膜１０６が成膜された。
【００３０】
上述のようにして絶縁膜１０６が成膜されたＣＮＴ−ＦＥＴセンサを用い、リン酸緩衝溶液を測定対象溶液として、バックゲート電圧ＶＢＧを−１Ｖから＋１Ｖまで変化させつつＣＮＴ−ＦＥＴセンサのドレイン電圧−ドレイン電流特性を測定した。この際、参照電極４００を介してのトップゲート電圧ＶＴＧの印加は行わなかった。その結果が図２である。図２に示すように、絶縁膜１０６の膜厚が２０ｎｍの場合、少なくともバックゲート電圧ＶＢＧが−１Ｖから＋１Ｖの範囲内では、ドレイン電圧の変化に対するドレイン電流の依存性が殆どなく、ＣＮＴ−ＦＥＴセンサが安定して動作していることが分かる。なお、図２には示していないが、膜厚を２０ｎｍよりも薄くすると、リーク電流が発生してＣＮＴ−ＦＥＴセンサが安定して動作しなくなることも分かっている。逆に、膜厚を２０ｎｍより厚くするとバックゲート電圧ＶＢＧを±１Ｖよりも広い範囲で変化させてもＣＮＴ−ＦＥＴセンサが安定して動作することも分かっている。
【００３１】
図３は、絶縁膜１０６の膜厚とＣＮＴ−ＦＥＴセンサの感度との関係の測定結果を示す図である。この測定においては、測定対象溶液に抗原としてＰＳＡ（pig serum albumin：豚血清アルブミン）を含む溶液を用いた。なお、参照電極４００を介しての電圧印加及びバックゲート電極１０９への電圧印加は行わなかった。
【００３２】
図３（ａ）は、ドレイン電圧ＶＤが一定（１Ｖ）の条件で、絶縁膜１０６の膜厚を変化させつつ、ＰＳＡ濃度−ドレイン電流特性を測定した結果を示す図である。上述したように、溶液中の測定対象物の量（濃度）はトップゲート電極１０７を介してカーボンナノチューブ１０３で構成されたチャネルに印加される電圧の大きさに対応しているため、図３（ａ）に示す、ＰＳＡ濃度−ドレイン電流特性はＣＮＴ−ＦＥＴセンサの感度を示すものとなる。図３（ａ）に示すように、絶縁膜１０６の膜厚が薄いほうがＰＳＡ濃度の変化に対するドレイン電流の変化が大きい、即ち感度が高いことが分かる。これに対し、絶縁膜１０６の膜厚が５０ｎｍを超えるとＰＳＡ濃度の変化に対してドレイン電流の変化はほぼ一定となってしまうことも分かる。
【００３３】
図３（ｂ）は、ドレイン電圧ＶＤ及びＰＳＡ濃度が一定（１Ｖ、１０μＭ）の条件の下での、絶縁膜１０６の膜厚とチャネルに印加される電圧との関係の測定結果を示す図である。この図３（ｂ）もＣＮＴ−ＦＥＴセンサの感度を示すものとなる。図３（ｂ）に示すように、膜厚が薄い程、絶縁膜１０６のチャネルに印加される電圧が大きくなり、図３（ｂ）からも膜厚が薄いほうがＣＮＴ−ＦＥＴセンサの感度が高くなることが分かる。
【００３４】
図２、図３の結果から、絶縁膜１０６の膜厚は２０ｎｍ〜５０ｎｍに制御することが好ましく、ＣＮＴ−ＦＥＴセンサの安定性及び感度を考慮して制御することがより好ましい。
【００３５】
図４は、参照電極４００に電圧を印加して測定を行った結果を示す図である。なお、図４の測定に際しては、図２の測定と同様の絶縁膜１０６の膜厚が２０ｎｍのＣＮＴ−ＦＥＴセンサを用い、リン酸緩衝溶液を測定対象溶液として、バックゲート電圧ＶＢＧを−１Ｖから＋１Ｖまで変化させつつＣＮＴ−ＦＥＴセンサのトップゲート電圧−ドレイン電流特性を測定した。なお、ドレイン電圧は＋１Ｖで一定とした。図４に示すように、絶縁膜１０６の膜厚が２０ｎｍの場合、少なくともバックゲート電圧ＶＢＧが−１Ｖから＋１Ｖの範囲内では、トップゲート電圧の変化に対してドレイン電流がほぼ線形に変化しており、ＣＮＴ−ＦＥＴセンサが安定して動作していることが分かる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態においては、トップゲート電極とカーボンナノチューブチャネルとの間の絶縁膜の成膜にポリシラザンを用いている。これにより、特殊な設備を必要とせずに絶縁膜の成膜を行うことが可能である。また、ポリシラザンはカーボンナノチューブのような炭素材料とは反応せず且つ比較的低温で水分と反応するので、絶縁膜の成膜中におけるカーボンナノチューブへのダメージを極力少なくすることが可能である。これにより、熱ＣＶＤ法を用いた絶縁膜成膜方法に比べて歩留まりの高い絶縁膜生成方法を提供できる。
【００３７】
ここで、一般に、カーボンナノチューブは、金属的な性質を有するカーボンナノチューブと半導体的な性質を有するカーボンナノチューブとが含まれており、カーボンナノチューブの製造時に両者のうちの何れかの性質が支配的となることが知られている。このうち、ＣＮＴ−ＦＥＴのチャネルに用いられるのは半導体的な性質を有するカーボンナノチューブである。したがって、ＣＮＴ−ＦＥＴの製造時に金属的な性質が支配的なカーボンナノチューブを用いてしまうとＣＮＴ−ＦＥＴが正常に作動しない。このため、カーボンナノチューブ中の金属的な性質を有するカーボンナノチューブを選択的に除去するためのＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎという手法が提案されている。この手法は、カーボンナノチューブ間に外部から一定時間電流を流し、この電流によって発生するジュール熱によって金属的な性質を有するカーボンナノチューブを焼き切るという手法である。
【００３８】
このＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎを本実施形態の手法においても適用することにより、歩留まりをさらに向上させることが可能である。出願人の実験では、ＣＮＴ−ＦＥＴのソース−ドレイン間に４０Ｖの直流電源を接続し、この直流電源によってＣＮＴ−ＦＥＴのソース−ドレイン間に１００μＡの電流を２０秒程度通電した後で上述と同様の動作確認を行ったところ、Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎを実施しなかった場合に比べて、６％程度の収率（収率＝成膜後もＦＥＴ動作した素子数/作成した素子数）の向上を図ることができた。
【００３９】
また、ポリシラザンに触媒を添加することにより、より低温且つより短時間で絶縁膜の成膜を行うことができる。
【００４０】
さらに、スピンコート法等を用いて絶縁膜の厚さを適切に制御することにより、安定性及び感度の良いＣＮＴ−ＦＥＴセンサを製造することができる。
【００４１】
さらに、上述の実施形態においては、カーボンナノ材料としてカーボンナノチューブを例示している。これに対し本実施形態の手法は、他のカーボンナノ材料、例えばカーボンナノチューブと同じ炭素材料である、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー、グラファイトナノファイバー、フラーレンをチャネルとして作製した、電界効果トランジスタにも適用可能である。
【００４２】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００４３】
さらに、前記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００４４】
１０１…Ｓｉ基板、１０２…絶縁層、１０３…カーボンナノチューブ、１０４…ソース電極、１０５…ドレイン電極、１０６ａ…ポリシラザン溶液、１０６…絶縁膜、１０７…トップゲート電極、１０８…保護膜、１０９…バックゲート電極、２００…電気炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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