(57)【要約】【課題】カーボンナノチューブを用いたナノスケールのＰ型半導体材料・Ｎ型半導体材料および金属材料を有するナノデバイス材料及びそれを用いたナノデバイスを提供する。【解決手段】カーボンナノチューブ１の内部に電荷移動を起こす材料２が含有されていることを特徴とするナノデバイス材料。その電荷移動を起こす材料２はＴＣＮＱ、ＴＴＦ、ＴＤＡＥ、ＴＭＴＳＦ、Ｆ４  ＴＣＮＱ、ＤＮＢＮなどの有機分子である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブの内部に電荷移動を起こす材料が含有されていることを特徴とするナノデバイス材料。
【請求項２】
請求項１記載のナノデバイス材料において、前記電荷移動を起こす材料は、イオン化エネルギーが６．６ｅＶ以下のドナーか、電子親和力が２．６ｅＶ以上のアクセプターの有機分子であることを特徴とするナノデバイス材料。
【請求項３】
請求項２記載のナノデバイス材料において、前記有機分子がＴＣＮＱ、ＴＴＦ、ＴＤＡＥ、ＴＭＴＳＦ、Ｆ４  ＴＣＮＱ、ＤＮＢＮであることを特徴とするナノデバイス材料。
【請求項４】
請求項１記載のナノデバイス材料において、前記カーボンナノチューブと前記電荷移動を起こす材料の間で電荷のやりとりが行われる、Ｐ型もしくはＮ型の半導体を具備することを特徴とするナノデバイス材料。
【請求項５】
請求項１記載のナノデバイス材料において、前記カーボンナノチューブと２種類以上の電荷移動を起こす材料の間で電荷のやりとりが行われ、前記カーボンナノチューブの中にＰ型半導体とＮ型半導体の部分を同時に有することを特徴とするナノデバイス材料。
【請求項６】
請求項１記載のナノデバイス材料において、前記カーボンナノチューブと前記電荷移動を起こす材料の間で電荷のやりとりが行われ、該材料の密度を上げて、前記カーボンナノチューブの中に金属的伝導性を示す部分を有することを特徴とするナノデバイス材料。
【請求項７】
請求項１〜６記載の何れか１項に記載のナノデバイス材料を用いて作製されたナノデバイス。
【請求項８】
請求項７記載のナノデバイスが、Ｐ型半導体の材料とＮ型半導体の材料を組み合わせた電子デバイスであることを特徴とするナノデバイス。
【請求項９】
請求項８記載のナノデバイスにおいて、前記電子デバイスが、トランジスタ、ダイオード、発光素子、レーザー発振素子、又は論理回路であることを特徴とするナノデバイス。
【請求項１０】
請求項９記載のナノデバイスにおいて、前記電子デバイスがＰ型半導体の材料またはＮ型半導体の材料を他の材料と組み合わせて作製されたものであることを特徴とするナノデバイス。
【請求項１１】
請求項１０記載のナノデバイスにおいて、前記電子デバイスがトランジスタ、ダイオード、発光素子、レーザー発振素子又は論理回路であることを特徴とするナノデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デバイス材料及びそれを用いたデバイスに係り、特に、カーボンナノチューブを用いたナノスケールのデバイス材料及びそれを用いたデバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピューターの性能は飛躍的に向上しているが、更なる高性能化の為にはナノスケールでのデバイス作製が必要不可欠である。技術的には、現在のデバイス作製方法をナノスケールで行うには、ナノサイズのＰ型半導体材料・Ｎ型半導体材料およびそれらを連結する金属材料が必要不可欠である。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｄｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ，Ｍ．Ｓ．，Ｄｒｅｓｓｅｌｈａｕｓ，Ｇ．＆Ａｖｏｕｒｉｓ，Ｐ．（ｅｄｓ．）Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ（Ｓｐｒｉｎｇ，Ｂｅｒｌｉｎ，２００１）．
【非特許文献２】
2004311733.tif 000003
【非特許文献３】
Ｄｅｒｙｃｋｅ，Ｖ．，Ｍａｒｔｅｌ，Ｒ．，Ａｐｐｅｎｚｅｌｌｅｒ，Ｊ．＆Ａｖｏｕｒｉｓ，Ｐ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｄｏｐｉｎｇ  ａｎｄ  ｃａｒｒｉｅｒ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８０，２７７３−２７７４（２００２）．
【非特許文献４】
Ｋｏｎｇ，Ｊ．ｅｔ  ａｌ．Ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｗｉｒｅｓ  ａｓ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｅｎｓｏｒｓ．Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２８７，６２２−６２５（２０００）．
【非特許文献５】
Ｃｏｌｌｉｎｓ，Ｐ．，Ｂｒａｄｌｅｙ，Ｋ．，Ｉｓｈｉｇａｍｉ，Ｍ．＆Ｚｅｔｔｌ．，Ａ．Ｅｘｔｒｅｍｅ  ｏｘｙｇｅｎ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ．Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２８７，１８０１−１８０４（２０００）．
【非特許文献６】
Ｍａｒｔｅｌ，Ｒ．ｅｔ  ａｌ．Ａｍｂｉｐｏｌａｒ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｉｎ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｌｌ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．８７，１０６８０１（２００１）．
【非特許文献７】
Ｚｈｏｕ，Ｃ．，Ｋｏｎｇ，Ｊ．，Ｙｅｎｉｌｍｅｚ，Ｅ．＆Ｄａｉ，Ｈ．Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｄｏｐｉｎｇ  ｏｆ  ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ．Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２９０，１５５２−１５５５（２０００）．
【非特許文献８】
Ｋａｚａｏｕｉ，Ｓ．，Ｍｉｎａｍｉ，Ｎ．，Ｊａｃｑｕｅｍｉｎ，Ｒ．，Ｋａｔａｕｒａ，Ｈ．＆Ａｃｈｉｂａ，Ｙ．Ａｍｐｈｏｔｅｒｉｃ  ｄｏｐｉｎｇ  ｏｆ  ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｌｌ  ｃａｒｂｏｎ−ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ  ａｓ  ｐｒｏｂｅｄ  ｂｙ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ６０，１３３３９−１３３４２（１９９９）．
【非特許文献９】
Ｋａｚａｏｕｉ，Ｓ．，Ｍｉｎａｍｉ，Ｎ．，Ｍａｔｓｕｄａ，Ｎ．，Ｋａｔａｕｒａ，Ｈ．＆Ａｃｈｉｂａ，Ｙ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｔｕｎｉｎｇ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｓｔａｔｅｓ  ｉｎ  ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｌｌ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  ｓｔｕｄｉｅｄ  ｂｙ  ｉｎ  ｓｉｔｕ  ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ａｎｄ  ａｃ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７８，３４３３−３４３５（２００１）．
【非特許文献１０】
Ｊｏｕｇｕｅｌｅｔ，Ｅ．，Ｍａｔｈｉｓ，Ｃ．＆Ｐｅｔｉｔ，Ｐ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｓｉｎｇｌｅ−ｗａｌｌ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  ｂｙ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｄｏｐｉｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．３１８，５６１−５６４（２０００）．
【非特許文献１１】
Ｋｏｎｇ，Ｊ．＆Ｄａｉ，Ｈ．Ｆｕｌｌ  ａｎｄ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｇａｔｉｎｇ  ｏｆ  ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  ｂｙ  ｏｒｇａｎｉｃ  ａｍｉｎｅ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ１０５，２８９０−２８９３（２００１）．
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
カーボンナノチューブは１９９１年に発見された炭素原子のみからなる筒状分子であり、それ自体がナノサイズのワイヤーであることから、ナノサイズデバイス材料として期待されている。カーボンナノチューブには、金属的伝導を示す物と真性半導体の物があり、通常得られる材料は１対２の比率でこれらが混ざり合った物である。近年、これら混ざり物の中から真性半導体の物だけを取り出す方法が確立されつつあるが、金属的伝導を示す物のみを取り出す方法は大きな課題である。
【０００５】
また、Ｐ型半導体およびＮ型半導体を準備する技術も大きな課題である。全てのチューブをＰ型もしくはＮ型の半導体や金属的伝導を示す物にする方法として、アルカリ金属やハロゲン元素を反応させ電荷の移動を起こし、カーボンナノチューブの電子状態を制御する方法がある。しかしながら、この方法で得られるカーボンナノチューブは大気中で不安定であり、実用には大きな問題がある。それとは別に、カーボンナノチューブとの間に電荷の移動を生じる分子をカーボンナノチューブの外側に反応させる方法も示されているが、この場合も大気中での安定性が問題となる。
【０００６】
また、多くの試料を一度に合成する方法も確立されていない。さらに、溶液プロセスを用いることが困難であるなど、実用には多くの課題を抱えている。
【０００７】
本発明は、この問題を解決する方法として、半導体カーボンナノチューブ内に、カーボンナノチューブとの間に電荷の移動を生じる分子（例えば、ＴＣＮＱやＴＴＦ）を内包させることによって、大気中でも安定なナノスケールのデバイス材料を見出した。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、カーボンナノチューブを用いたナノスケールのＰ型半導体材料・Ｎ型半導体材料および金属材料を有するナノデバイス材料及びそれを用いたナノデバイスを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的を達成するために、
〔１〕ナノデバイス材料において、カーボンナノチューブの内部に電荷移動を起こす材料が含有されていることを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載のナノデバイス材料において、前記電荷移動を起こす材料は、イオン化エネルギーが６．６ｅＶ以下のドナーか、電子親和力が２．６ｅＶ以上のアクセプターの有機分子であることを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔２〕記載のナノデバイス材料において、前記有機分子がＴＣＮＱ、ＴＴＦ、ＴＤＡＥ、ＴＭＴＳＦ、Ｆ４  ＴＣＮＱ、ＤＮＢＮであることを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕記載のナノデバイス材料において、前記カーボンナノチューブと前記電荷移動を起こす材料の間で電荷のやりとりが行われる、Ｐ型もしくはＮ型の半導体を具備することを特徴とする。
【００１３】
〔５〕上記〔１〕記載のナノデバイス材料において、前記カーボンナノチューブと２種類以上の電荷移動を起こす材料の間で電荷のやりとりが行われ、前記カーボンナノチューブの中にＰ型半導体とＮ型半導体の部分を同時に有することを特徴とする。
【００１４】
〔６〕上記〔１〕記載のナノデバイス材料において、前記カーボンナノチューブと前記電荷移動を起こす材料の間で電荷のやりとりが行われ、この材料の密度を上げて、前記カーボンナノチューブの中に金属的伝導性を示す部分を有することを特徴とする。
【００１５】
〔７〕上記〔１〕〜〔６〕記載の何れか１項に記載のナノデバイス材料を用いて作製されるナノデバイス。
【００１６】
〔８〕上記〔７〕記載のナノデバイスが、Ｐ型半導体の材料とＮ型半導体の材料を組み合わせた電子デバイスであることを特徴とする。
【００１７】
〔９〕上記〔８〕記載のナノデバイスにおいて、前記電子デバイスが、トランジスタ、ダイオード、発光素子、レーザー発振素子、又は論理回路であることを特徴とする。
【００１８】
〔１０〕上記〔９〕記載のナノデバイスにおいて、前記電子デバイスがＰ型半導体の材料またはＮ型半導体の材料を他の材料と組み合わせて作製されたものであることを特徴とする。
【００１９】
〔１１〕上記〔１０〕記載のナノデバイスにおいて、前記電子デバイスがトランジスタ、ダイオード、発光素子、レーザー発振素子又は論理回路であることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１実施例を示すカーボンナノチューブを用いたナノデバイス材料を示す模式図である。
【００２２】
この図に示すように、第１実施例では、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）１内部に、電荷移動を起こす材料として、ＴＣＮＱ（Ｔｅｔｒａｃｙａｎｏ−ｐ−ｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）２〔電子を受け取る性質を持つ分子（アクセプタ）を包含させている。
【００２３】
図２は本発明の第１実施例を示すカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の内部に包含させる材料となり得る各種の分子の化学式を示す図である。
【００２４】
図１ではカーボンナノチューブ１の内部に包含させる材料としてＴＣＮＱ２が示されているが、かかる電荷移動を起こす材料としては、ＴＣＮＱ２に代わって、ＴＴＦ（Ｔｅｔｒａｔｈｉａｆｕｌｖａｌｅｎｅ）やＴＤＡＥ〔Ｔｅｔｒａｋｉｓ（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｅｔｈｙｌｅｎｅ〕、ＴＭＴＳＦ（Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ−ｔｅｔｒａｓｅｌｅｎａｆｕｌｖａｌｅｎｅ）、Ｆ４  ＴＣＮＱ（Ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｔｅｔｒａｃｙａｎｏ−ｐ−ｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）、ＤＮＢＮ（３，５−Ｄｉｎｉｔｒｏｂｅｎｚｏｎｉｔｒｉｌｅ）などの分子を用いることができる。特に、イオン化エネルギーが６．６ｅＶ以下のドナーか、電子親和力が２．６ｅＶ以上のアクセプターになりえる有機分子であることが望ましい。
【００２５】
このとき、例えば、ＴＣＮＱなどのカーボンナノチューブ１から電子を受け取る性質を持つ分子（アクセプタ）を包含させるとＰ型半導体のデバイス材料を、例えば、ＴＤＡＥなどの電子をカーボンチューブ１へ与える分子（ドナー）を包含させるとＮ型半導体のデバイス材料を作製することができる。
【００２６】
図３は本発明の第１実施例にかかるカーボンナノチューブ内にカーボンナノチューブとの間で電荷移動を起こす分子を内包してカーボンナノチューブの電子状態を制御する様子を示す模式図である。
【００２７】
図３（ａ）には、カーボンナノチューブ１１内に複数のドナー１２が包含されたＮ型半導体１３が示され、図３（ｂ）には、カーボンナノチューブ１５内に複数のアクセプタ１６が包含されたＰ型半導体１７が示されている。
【００２８】
図４は本発明の第１実施例にかかるカーボンナノチューブ内に電荷移動を起こす材料を内包させることによる利点を示す図である。
【００２９】
図４（ａ）に示すように、電荷移動を起こす材料であるＴＣＮＱ２１が単独で存在する場合には、大気中で酸素等の影響を強く受けるために、不安定であるが、図４（ｂ）に示すように、電荷移動を起こす材料であるＴＣＮＱ２１がカーボンナノチューブ２２内に存在する場合には、カーボンナノチューブ２２でガードされて酸素等の影響を受けることがなく、大気中でも安定である。
【００３０】
図５は本発明の第１実施例にかかる電荷の移動を起こす分子の密度とその電気特性を示す模式図である。
【００３１】
図５（ａ）に示すように、カーボンナノチューブ３１内で電荷の移動を起こす分子３２が疎らである場合には、半導体としての働きをし、図５（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ３５内で電荷の移動を起こす分子３６の密度が高い場合には、電気抵抗が低くなり、金属としての働きをする。
【００３２】
図６は本発明の第１実施例にかかるカーボンナノチューブと電荷移動を起こす材料間の電荷のやり取りによって得られた金属的伝導性を示すナノデバイス材料の電気伝導度特性図であり、横軸に温度（Ｋ）、縦軸に抵抗（Ω）を示している。
【００３３】
この図から明らかなように、カーボンナノチューブにＴＣＮＱがドープされることにより、曲線ａに示すように金属的伝導性を有するものになった（抵抗がほぼ０）ことがわかる。なお、曲線ｂは従来のカーボンナノチューブの温度−抵抗特性を示している。
【００３４】
図７は本発明の第１実施例を示す、カーボンナノチューブと電荷移動を起こす材料との間の電荷のやり取りにより得られた、Ｐ型もしくはＮ型の半導体（ナノデバイス材料）の光吸収スペクトル特性図である。図７（ａ）はＴＣＮＱ（アクセプタ）を包含させた場合、図７（ｂ）はＴＤＡＥ（ドナー）を包含させた場合であり、ａは本発明のナノデバイス材料、ｂは従来のナノデバイス材料、ｃはそれらの差分をそれぞれ示している、図７（ａ）および図７（ｂ）は、それぞれ横軸に光子エネルギー（ｅＶ）、縦軸に吸光度（相対単位）を示している。
【００３５】
このように、カーボンナノチューブと電荷移動を起こす材料の間で電荷のやり取りが行われ、Ｐ型〔図７（ａ）〕もしくはＮ型〔図７（ｂ）〕の半導体となっていることが、図７の光吸収スペクトル特性から明らかである。
【００３６】
図８は本発明の第２実施例を示すカーボンナノチューブと２種類以上の電荷移動を起こす材料との間の電荷のやりとりにより、１つのカーボンナノチューブの中にＰ型半導体とＮ型半導体の部分を同時に有するナノデバイス材料を示す模式図である。
【００３７】
この図において、４１はカーボンナノチューブ、４２はアクセプタ、４３はドナーを示している。
【００３８】
このように、カーボンナノチューブ４１内に２種類以上の電荷移動を起こす材料であるアクセプタ４２とドナー４３を包含させると、電荷のやりとりが行われ、カーボンナノチューブ４１の中にＰ型半導体の部分４４とＮ型半導体の部分４５が同時に得られる。
【００３９】
図９は本発明の第３実施例を示すカーボンナノチューブのナノデバイス材料を用いたナノデバイスの例を示す模式図である。
【００４０】
この図において、５１は第１の電極（ゲート電極）、５２は絶縁膜（ゲート酸化膜）、５３はその絶縁膜５２上に形成される第２の電極（ソース電極）、５４はその第２の電極５３と対向する第３の電極（ドレイン電極）、５５は第２の電極５３と第３の電極５４の間に配置されるカーボンナノチューブ、５６はそのカーボンナノチューブ５５の内部に包含される材料（例えば、ＴＣＮＱからなるアクセプタ）である。
【００４１】
この図から明らかなように、ゲート電極５１、ゲート酸化膜５２、ソース電極５３、ドレイン電極５４、カーボンナノチューブ５５とその内部に包含されるアクセプタ５６からなるＰ型チャネルを有する電界効果トランジスタ５０を構成することができる。
【００４２】
図１０は本発明の第４実施例を示すカーボンナノチューブのナノデバイス材料を用いたナノデバイスと、Ｎ型半導体の材料を組み合わせた電子デバイスの例を示す模式図である。
【００４３】
この図において、６１は絶縁膜、６２は第１の電極、６３はカーボンナノチューブ６４とその内部に包含されるアクセプタ６５からなるＰ型半導体、６６はＮ型半導体、６７は第２の電極である。
【００４４】
この図から明らかなように、Ｐ型半導体６３と接合するＮ型半導体６６を有するＰ−Ｎダイオード６０を構成することができる。
【００４５】
本発明によれば、上記したように、カーボンナノチューブ内にカーボンナノチューブとの間で電荷移動を起こす分子を内包させて、カーボンナノチューブの電子状態を制御することができる。つまり、電子を与える分子（ドナー）を内包させるとＮ型半導体が形成され、逆に電子を受け取る分子（アクセプタ）を内包させるとＰ型半導体が形成される。
【００４６】
具体的には、カーボンナノチューブから電子を受け取る性質を持つ分子を用いるとＰ型半導体のデバイス材料を、電子をカーボンナノチューブに与える性質を持つ分子を用いるとＮ型半導体のデバイス材料を作製できる。
【００４７】
このデバイスは、空気中でも安定であり、かつ溶液プロセスを用いることが可能な点が、従来用いられる化合物との最も大きな違いである。
【００４８】
さらに、電荷移動を起こす分子を高密度にカーボンチューブ内に内包すると、全てのチューブに金属的伝導性を有するものとしての働きをさせることができる。つまり、この方法によると元々は金属的導電体と半導体の混ざり物であったカーボンナノチューブを、全て金属にすることができる。
【００４９】
このように、別々に作製したＰ型半導体とＮ型半導体のチューブを接合して、ナノスケールのトランジスタやダイオードや発光素子などのデバイスの作製が可能である。
【００５０】
また、同様の方法で１本のカーボンナノチューブ内にＰ型半導体の部分とＮ型半導体の部分を作製して、ダイオードや発光素子などのデバイスにすることも可能である。さらに、金属的伝導性を有するチューブを利用すれば、ナノデバイスにおける金属ワイヤーとしての利用価値はもちろん、カーボンナノチューブのみであらゆる回路を作製することもできる。
【００５１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００５３】
（Ａ）空気中で安定な、Ｐ型・Ｎ型・金属（伝導体）カーボンナノチューブを作製することができる。
【００５４】
（Ｂ）本発明の種々の型のカーボンナノチューブを有するナノデバイス材料を組み合わせることにより、ナノスケールで様々なデバイス、つまりトランジスタ、ダイオード、発光素子、レーザー発振素子、又は論理回路を作製することができる。
【００５５】
（Ｃ）１本のカーボンナノチューブ内でもＰ−Ｎ接合を作製することができる。
【００５６】
（Ｄ）本発明のナノデバイス材料を既存の材料と組み合わせても様々なデバイスを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すカーボンナノチューブを用いたナノデバイス材料を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の内部に包含させる材料となり得る各種の分子の化学式を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例にかかるカーボンナノチューブ内にカーボンナノチューブとの間で電荷移動を起こす分子を内包してカーボンナノチューブの電子状態を制御する様子を示す模式図である。
【図４】本発明にかかるカーボンナノチューブ内に電荷移動を起こす材料を内包させることによる利点を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例にかかる電荷の移動を起こす分子の密度とその電気特性を示す模式図である。
【図６】本発明の第１実施例にかかるカーボンナノチューブと電荷移動を起こす材料間の電荷のやり取りによって得た金属的伝導性を示すナノデバイス材料の電気伝導度特性を示す図である。
【図７】本発明の第１実施例を示すカーボンナノチューブと電荷移動を起こす材料との間の電荷のやり取りにより得られたＰ型もしくはＮ型の半導体（ナノデバイス材料）の光吸収スペクトル特性図である。
【図８】本発明の第２実施例を示すカーボンナノチューブと２種類以上の電荷移動を起こす材料との間の電荷のやりとりにより、１つのカーボンナノチューブの中に複数のＰ型半導体とＮ型半導体の部分を有するナノデバイス材料を示す模式図である。
【図９】本発明の第３実施例を示すカーボンナノチューブのナノデバイス材料を用いたナノデバイスの例を示す模式図である。
【図１０】本発明の第４実施例を示すカーボンナノチューブのナノデバイス材料を用いたナノデバイスと、Ｎ型半導体の材料を組み合わせた電子デバイスの例を示す模式図である。
【符号の説明】１，１１，１５，２２，３１，３５，４１，５５，６４    カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）
２，２１    ＴＣＮＱ
１２，４３    ドナー
１３    Ｎ型半導体
１６，４２    アクセプタ
１７    Ｐ型半導体
３２，３６    電荷の移動を起こす分子
４４    Ｐ型半導体の部分
４５    Ｎ型半導体の部分
５０    電界効果トランジスタ
５１    第１の電極（ゲート電極）
５２    絶縁膜（ゲート酸化膜）
５３    第２の電極（ソース電極）
５４    第３の電極（ドレイン電極）
５６    カーボンナノチューブの内部に包含される材料
６１    絶縁膜
６２    第１の電極
６３    Ｐ型半導体
６５    アクセプタ
６６    Ｎ型半導体
６７    第２の電極
【図１】
2004311733.tif 000004
【図２】
2004311733.tif 000005
【図３】
2004311733.tif 000006
【図４】
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【図５】
2004311733.tif 000008
【図６】
2004311733.tif 000009
【図７】
2004311733.tif 000010
【図８】
2004311733.tif 000011
【図９】
2004311733.tif 000012
【図１０】
2004311733.tif 000013