(57)【要約】      （修正有）【課題】  信号の再現性のよいナノメートルスケール電界効果素子を提供する。【解決手段】  半導体基板に設けられ、ナノメートルスケールで作成されたソース電極Ｓ、ゲート電極、ドレイン電極Ｄからなる電界効果素子において、ソース電極とドレイン電極間を結ぶ半導体基板上の空間を、一般式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＨもしくは(ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＨ-)2（式中、ｎは３〜３０の整数である。）で表わされるチオールもしくはジスルフィドで表面被覆した金属微粒子で、処理したナノメートルスケール電界効果素子。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に設けられ、ナノメートルスケールで作成されたソース電極、ゲート電極、ドレイン電極からなる電界効果素子において、ソース電極とドレイン電極間を結ぶ半導体基板上の空間を、一般式
ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＨもしくは(ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＨ-)2（式中、ｎは３〜３０の整数である。）で表わされるチオールもしくはジスルフィドで表面被覆した金属微粒子で、処理したナノメートルスケール電界効果素子。
【請求項２】
金属微粒子が、金、銀、銅、鈴、ニッケルから選ばれる１種である請求項１に記載したナノメートルスケール電界効果素子。
【請求項３】
ゲート電極が、半導体基板の裏面にあるバックゲート型である請求項１又は２に記載したナノメートルスケール電界効果素子。
【請求項４】
ゲート電極が、半導体基板の表面にあるトップゲート型である請求項１又は２に記載したナノメートルスケール電界効果素子。
【請求項５】
半導体基板が、シリコンである請求項１ないし４のいずれかひとつに記載したナノメートルスケール電界効果素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果素子とくにナノスケールの電界効果素子に関する技術を提供する。
より詳しくは、絶縁性分子担持微粒子（チオールもしくはジスルフィドで表面被覆した金属微粒子）をチャンネルにしたナノスケールの電界効果素子を提供する。
【背景技術】
【０００２】
単一分子を利用した分子電子素子が作られているが、現在は特性が４K以下の極低温で測定されており、これまでのシリコンなどの素子のようなゲート電圧に対する素直な依存性は見られず、クーロンブロッケードなどに由来する振動的な挙動、すなわち特定のゲート電圧のみで大きな電界効果による電流が観察され、そのゲート電圧が周期的であるということが知られている（非特許文献１参照）。このために室温では、熱的な電子の振動などのためにこの振動が見られなくなり、有機分子を用いるナノスケールの電界効果素子では、ゲート電圧に対する電界効果のバラツキが大きいことが知られている。この室温での不安定性のために分子で電子回路網を作成した場合に、電気信号を増幅する機能を付加できない。このために実用にまで至っていない。３端子構造の電界効果素子の試作例も報告されているが（非特許文献２参照）、信号の再現性が悪く、さらに、分子集合体を有効に化学結合で電極と結合させることが出来なかった。
【非特許文献１】ParkなどNature 417(2002) 722.
【非特許文献２】KoganなどNano Letters 3(2003)119.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、３端子構造の電界効果素子を作成するに際して、ナノメートルスケール間隔を有する電極上に、予めある種のチオールもしくはジスルフィドを塗布した金属微粒子を入れた溶液に浸漬することで電極間に確実に吸着させて、信号の再現性を改善する手法を、見出し本発明を完成させるに至った。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、一般式
ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＨ（式中、ｎは３〜３０の整数である。）で表わされるチオール、もしくはＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳ-)2（式中、ｎは３〜３０の整数である。）で表されるジスルフィドを表面に被覆させた金属微粒子を用いて、信号の再現性のよいナノメートルスケール電界効果素子を得る。  すなわち、
半導体基板に設けられ、ナノメートルスケールで作成されたソース電極、ゲート電極、ドレイン電極からなる電界効果素子において、ソース電極とドレイン電極間を結ぶ半導体基板上の空間を、一般式ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＨ（式中、ｎは３〜３０の整数である。）で表わされるチオールもしくは(ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳ-)2（式中、ｎは３〜３０の整数である。）で表されるジスルフィドを表面被覆した金属微粒子で、処理したナノメートルスケール電界効果素子に関する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明により、信号の再現性のよいナノメートルスケール電界効果素子を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明において用いる金属微粒子としては、従来から自己組織化単分子膜用の基板として用いられている金属なら何でも良いが、代表的には金、銀、銅、鈴、ニッケルから選ばれる１種を挙げることができる。
【０００７】
本発明において用いるチオールもしくはジスルフィドは、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＨ（式中、ｎは３〜３０の整数である。）またはで表わされる化合物であるが、ｎが３以下では、又はｎが３０以上では、効果が得られない。代表的には、オクタデカンチオールを挙げることができる。
【０００８】
また、本発明に、周知のタイプの電界効果素子において、本発明を実施することが出来る。すなわち、ゲート電極が、半導体基板の裏面にあるバックゲート型であるナノメートルスケール電界効果素子及びゲート電極が、半導体基板の表面にあるトップゲート型であるナノメートルスケール電界効果素子において本発明を実施することが出来る。
【０００９】
さらに、本発明は、どのような半導体基板でも利用することが出来るが、とくに半導体基板が、シリコンであることが望ましい。通常、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極は、シリコン半導体の表面に薄いシリコン酸化物（絶縁体）を作成し、これを介してこれらの電極が設けられている。
【００１０】
本発明において、ＨＳ−Ｒ（式中、Ｒは炭素数５〜３０のアルキル基を表わす。）で表わされるアルキルチオールのジクロロメタン溶液に、浸漬し２〜７２時間放置するが、放置する温度は室温であり、放置する時間は１６〜３２時間が好ましい。
【実施例１】
【００１１】
次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらの実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
２０ナノメートル間隔を持つナノ電極が形成されたシリコン酸化膜付きシリコン基板を、２ナノメートルの平均粒子径を有する金の微粒子を分散した０．００１％の重量濃度の水溶液に浸漬した。
浸漬後、乾燥させ、ナノ電極に微粒子が付着していることを、走査型電子顕微鏡で確認した。
続いて、ＣＨ３（ＣＨ２）１７ＳＨ（オクタデカンチオール）を１ｍＭの濃度で希釈したジクロロメタン溶液に、このシリコン基板を1時間浸漬し、乾燥させて、図１に示すようなデバイス（電界効果素子）を作成した。
電界をシリコン基板側から印加した状態でナノ電極間の電気特性を測定した。
その結果を図２に示す。
電界強度に依存して、ナノ電極を流れる電流が変化した。
【００１２】
（比較例1）
実施例１においてオクタデカンチオールに代えて、ターフェニルメタンチオールを用いてデバイス（電界効果素子）を作成した。電界をシリコン基板側から印加した状態でナノ電極間の電気特性を測定した。その結果を図３に示す。
電界強度に依存したナノ電極を流れる電流は、測定できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明のナノメートルスケール電界効果素子は、ナノ電極を流れる電流が電界強度に依存して、変化するので、電界効果素子として有望なばかりか、他のナノメートルスケールの素子への応用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電界効果素子の模式図
【図２】実施例１における電界―電流特性図
【図３】比較例における電界―電流特性図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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