(57)【要約】【課題】  易動度が高く、大気中で安定であり、しかもキャリア量の調整が容易であるカーボンナノチューブとそれに組み合わされる材料からなる薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】  ゲート電極１と、このゲート電極１に積層されるゲート絶縁膜２と、このゲート絶縁膜２の部位に積層されるソース電極３とドレイン電極４と、このソース電極３とドレイン電極４間に形成される半導体膜５とを備える薄膜トランジスタであって、前記半導体膜５はカーボンナノチューブとこのカーボンナノチューブと組み合わされる材料からなる。【選択図】図１
2005150410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ゲート電極と、
（ｂ）該ゲート電極に積層されるゲート絶縁膜と、
（ｃ）該ゲート絶縁膜の部位に積層されるソース電極とドレイン電極と、
（ｄ）該ソース電極とドレイン電極間に形成される半導体膜とを備える薄膜トランジスタであって、
（ｅ）前記半導体膜はカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブと組み合わされる材料からなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブに炭素材料、有機物又はポリマーを複合させた材料からなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項３】
請求項１記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブに炭素材料、有機物又はポリマーを内包した材料からなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項４】
請求項１記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブの外部と内部に炭素材料、有機物又はポリマーを同時に複合した材料からなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項５】
請求項２、３又は４記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜における炭素材料がＣ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９６等のフラーレン類、もしくはＥｕ＠Ｃ６０、Ｌａ＠Ｃ８２、Ｌａ２＠Ｃ８０等の金属内包フラーレン類であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
ここで、Ｅｕ＠Ｃ６０はＥｕ金属を内包したＣ６０、Ｌａ＠Ｃ８２はＬａ金属を内包したＣ８２、Ｌａ２＠Ｃ８０はＬａ金属を２個内包したＣ８０を示している。
【請求項６】
請求項２、３又は４記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜における有機物がペンタセン、フタロシアニン、α−ｓｅｘｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、α−ω−ｄｉｈｅｘｙｌ−ｓｅｘｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、Ｂｉｓ（ｄｉｔｈｉｅｎｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、α−ω−ｄｉｈｅｘｙｌ−ｑｕａｔｅｒｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、Ｄｉｈｅｘｙｌ−ａｎｔｈｒａｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、α−ω−ｄｉｈｅｘｙｌ−ｑｕｉｎｑｕｅｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、ＰＴＣＤＩ−Ｐｈ、ＰＴＣＤＩ−Ｃ８、ＴＣＮＮＱ、ＮＴＣＤＩ、ＮＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＡ、Ｆ１６ＣｕＰｃ、ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ、ＤＨＦ−６Ｔ、ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ、ＴＣＮＱ、ＴＤＡＥ、ＴＴＦ、ＴＭＴＳＦ、Ｆ４−ＴＣＮＱ又はＣ１２−ＴＣＮＱであることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項７】
請求項２、３又は４記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜におけるポリマーがポリアセチレン、ポリチオフェン、Ｐｏｌｙ（２−ｈｅｘｔｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、Ｐｏｌｙ（３−ａｌｋｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、Ｐｏｌｙｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ、Ｆ８Ｔ２、ＰＥＩ、ポリエチレン、ポリステレン又はポリ塩化ビニルであることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項８】
請求項２、３又は４記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブに２種類以上の物質が組み合わされる材料からなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項９】
請求項２、３又は４記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブと、該カーボンナノチューブに組み合わされる材料の２種類以上の伝導経路を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
請求項２、３又は４記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜における前記カーボンナノチューブと、該カーボンナノチューブに組み合わされる材料の間で電荷のやり取りが行われることにより、前記カーボンナノチューブの中にＰ型半導体又はＮ型半導体の部分を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
請求項１記載の薄膜トランジスタであって、該薄膜トランジスタが柔らかい基板上に作製されていることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項１２】
請求項１１記載の薄膜トランジスタであって、該薄膜トランジスタが柔らかい基板でサンドイッチ構造に作製されていることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタに係り、特にカーボンナノチューブとそれに組み合わされる材料からなる薄膜トランジスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、フレキシブルなコンピューターの開発が精力的に行われているが、更なる高性能化のためには新たな薄膜材料の開発が必要不可欠である。技術的には、高易動度で大気中でも安定なＰ型半導体材料・Ｎ型半導体材料およびキャリア量を制御できるフレキシブルな材料が必要不可欠である。
【非特許文献１】Ｃ．Ｄ．Ｄｉｍｉｔｒａｋｏｐｏｕｌｏｓ，ａｎｄ  Ｐ．Ｒ．Ｌ．Ｍａｌｅｎｆａｎｔ，Ａｄｖ．Ｍａｔ．１４，９９（２００２）．
【非特許文献２】Ｙ．Ｌｉｎ，Ｄ．Ｊ．Ｇｕｎｄｌｕｃｈ，Ｓ．Ｎｅｌｓｏｎ，ａｎｄ  Ｔ．Ｎ．Ｊａｃｋｓｏｎ，ＩＥＥＥ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｌｅｔｔ．１８，６０６（１９９７）．
【非特許文献３】Ｚ．Ｂａｏ，Ａ．Ｊ．Ｌｏｖｉｎｇｅｒ，ａｎｄ  Ｊ．Ｂｒｏｗｎ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２０，２０７（１９９８）．
【非特許文献４】Ｈ．Ｅ．Ｋａｔｚ，Ｊ．Ｊｏｈｎｓｏｎ，Ａ．Ｊ．Ｌｏｖｉｎｇｅｒ，ａｎｄ  Ｗ．Ｌｉ，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２２，７７８７（２０００）．
【非特許文献５】Ｐ．Ｒ．Ｌ．Ｍａｌｅｎｆａｎｔ，Ｃ．Ｄ．Ｄｉｍｉｔｒａｋｏｐｏｕｌｏｓ，Ｊ．Ｄ．Ｇｅｌｏｒｍｅ，Ｌ．Ｌ．Ｋｏｓｂａｒ，ａｎｄ  Ｔ．Ｏ．Ｇｒａｈａｍ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８０，２５１７（２００２）．
【非特許文献６】Ｋ．Ｈｏｒｉｕｃｈｉ，Ｋ．Ｎａｋａｄａ，Ｓ．Ｕｃｈｉｎｏ，Ｓ．Ｈａｓｈｉｉ，Ａ．Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，Ｎ．Ａｏｋｉ，Ｙ．Ｏｃｈｉａｉ，Ｍ．Ｓｈｉｍｉｚｕ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，１９１１（２００２）．
【非特許文献７】Ｈ．Ｓｉｒｒｉｎｇｈａｕｓ，Ｒ．Ｊ．Ｗｉｌｓｏｎ，Ｒ．Ｈ．Ｆｒｉｅｎｄ，Ｍ．Ｉｎｂａｓｅｋａｒａｎ，Ｗ．Ｗｕ，Ｅ．Ｐ．Ｗｏｏ，Ｍ．Ｇｒｅｌｌ，Ｄ．Ｄ．Ｃ．Ｂｒａｄｌｅｙ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７７，４０６（２０００）．
【非特許文献８】Ａ．Ｓａｌｌｅｏ，Ｍ．Ｌ．Ｃｈａｂｉｎｙｃ，Ｍ．Ｓ．Ｙａｎｇ，Ｒ．Ａ．Ｓｔｒｅｅｔ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，４３８３（２００２）．
【非特許文献９】Ｓｈｉｍ，Ｍ．，Ｊａｖｅｙ，Ａ．，Ｋａｍ，Ｎ．Ｗ．Ｓ．ａｎｄ  Ｄａｉ，Ｈ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２３，１１５１２−１１５１３（２００１）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
柔らかい有機材料でデバイスを作製するプラスチックエレクトロニクスは、電子ペーパーやシートコンピューター等の新発想器械を低環境負荷（液相・低温プロセス）で安価に作製することが可能なため、次世代技術として注目されている。
【０００４】
しかしながら、既存の材料（有機物・ポリマー）を用いた薄膜は易動度が低く、蒸着で成膜する場合は最大で１ｃｍ2 ／Ｖｓ程度と非常に易動度が低い。さらに、プラスチックデバイスにより最適な液相プロセスを用いて作製された薄膜では易動度が０．１ｃｍ2 ／Ｖｓ以下とさらに低い。高性能のデバイスを目指すにはより高い易動度が必要であるため、高い易動度を示す材料が求められている。
【０００５】
また、Ｐ型の既存の材料は大気中で安定なものが多いが、Ｎ型材料は二、三の材料を除いてほとんどが大気中で不安定である。低電圧で駆動する回路を作製するには、Ｐ型・Ｎ型両方のトランジスタが必要であるため、大気中でも安定で易動度の高いＮ型材料を得ることが非常に大きな課題の一つとなっている。
【０００６】
さらに、シリコンテクノロジーではドーピングによるキャリア量制御やＰ／Ｎ制御が一般的に行われており、トランジスタを基にして回路を作製するには必要不可欠な技術である。しかしながら、このようなドーピングによるキャリア量制御やＰ／Ｎ制御は、既存の薄膜トランジスタでは極めて難しいという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記状況に鑑みて、易動度が高く、大気中で安定であり、しかもキャリア量の調整が容易であるカーボンナノチューブとそれに組み合わされる材料からなる薄膜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】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕ゲート電極と、このゲート電極に積層されるゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜の部位に積層されるソース電極とドレイン電極と、このソース電極とドレイン電極間に形成される半導体膜とを備える薄膜トランジスタであって、前記半導体膜はカーボンナノチューブとこのカーボンナノチューブと組み合わされる材料からなることを特徴とする。
【０００９】
〔２〕上記〔１〕記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブに炭素材料、有機物又はポリマーを複合させた材料からなることを特徴とする。
【００１０】
〔３〕上記〔１〕記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブに炭素材料、有機物又はポリマーを内包した材料からなることを特徴とする。
【００１１】
〔４〕上記〔１〕記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブの外部と内部に炭素材料、有機物又はポリマーを同時に複合した材料からなることを特徴とする。
【００１２】
〔５〕上記〔２〕、〔３〕又は〔４〕記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜における炭素材料がＣ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９６等のフラーレン類、もしくはＥｕ＠Ｃ６０、Ｌａ＠Ｃ８２、Ｌａ２＠Ｃ８０等の金属内包フラーレン類である。ここで、Ｅｕ＠Ｃ６０はＥｕ金属を内包したＣ６０、Ｌａ＠Ｃ８２はＬａ金属を内包したＣ８２、Ｌａ２＠Ｃ８０はＬａ金属を２個内包したＣ８０を示している。
【００１３】
〔６〕上記〔２〕、〔３〕又は〔４〕記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜における有機物がペンタセン、フタロシアニン、α−ｓｅｘｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、α−ω−ｄｉｈｅｘｙｌ−ｓｅｘｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、Ｂｉｓ（ｄｉｔｈｉｅｎｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、α−ω−ｄｉｈｅｘｙｌ−ｑｕａｔｅｒｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、Ｄｉｈｅｘｙｌ−ａｎｔｈｒａｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、α−ω−ｄｉｈｅｘｙｌ−ｑｕｉｎｑｕｅｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、ＰＴＣＤＩ−Ｐｈ、ＰＴＣＤＩ−Ｃ８、ＴＣＮＮＱ、ＮＴＣＤＩ、ＮＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＡ、Ｆ１６ＣｕＰｃ、ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ、ＤＨＦ−６Ｔ、ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ、ＴＣＮＱ、ＴＤＡＥ、ＴＴＦ、ＴＭＴＳＦ、Ｆ４−ＴＣＮＱ又はＣ１２−ＴＣＮＱであることを特徴とする。
【００１４】
〔７〕上記〔２〕、〔３〕又は〔４〕記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜におけるポリマーがポリアセチレン、ポリチオフェン、Ｐｏｌｙ（２−ｈｅｘｔｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、Ｐｏｌｙ（３−ａｌｋｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、Ｐｏｌｙｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ、Ｆ８Ｔ２、ＰＥＩ、ポリエチレン、ポリステレン又はポリ塩化ビニルであることを特徴とする。
【００１５】
〔８〕上記〔２〕、〔３〕又は〔４〕記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブに２種類以上の物質が組み合わされる材料からなることを特徴とする。
【００１６】
〔９〕上記〔２〕、〔３〕又は〔４〕記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブとこのカーボンナノチューブに組み合わされる材料の２種類以上の伝導経路を有することを特徴とする。
【００１７】
〔１０〕上記〔２〕、〔３〕又は〔４〕記載の薄膜トランジスタであって、前記半導体膜における前記カーボンナノチューブと、このカーボンナノチューブに組み合わされる材料の間で電荷のやり取りが行われることにより、前記カーボンナノチューブの中にＰ型半導体又はＮ型半導体の部分を有することを特徴とする。
【００１８】
〔１１〕上記〔１〕記載の薄膜トランジスタであって、この薄膜トランジスタが柔らかい基板上に作製されていることを特徴とする。
【００１９】
〔１２〕上記〔１１〕記載の薄膜トランジスタであって、この薄膜トランジスタが柔らかい基板でサンドイッチ構造に作製されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、易動度が高く、大気中で安定であり、しかもキャリア量の調整が容易な薄膜トランジスタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
ゲート電極と、このゲート電極上に形成されるゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に形成されるソース電極とドレイン電極と、このソース電極とドレイン電極間に形成される半導体膜とを備える薄膜トランジスタであって、前記半導体膜はカーボンナノチューブとこのカーボンナノチューブに組み合わされる材料を含む。よって、易動度が高く、大気中で安定であり、しかもキャリア量の調整が容易であり、的確に薄膜トランジスタの極性の制御を行うことができる。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施例を示す薄膜トランジスタの模式図、図２はその薄膜トランジスタのゲート電圧Ｖｇ（Ｖ）に対するソース・ドレイン間電流Ｉｓｄ（Ａ）の特性図である。
【００２４】
図１において、１はゲート電極、２はそのゲート電極１上に形成されるゲート絶縁膜、３はその絶縁膜２上に形成されるソース電極、４はそのソース電極３と対向するように絶縁膜２上に形成されるドレイン電極、５はソース電極３とドレイン電極４との間に形成されるカーボンナノチューブと、そのカーボンナノチューブに組み合わされる材料を含む半導体膜である。なお、膜は液相プロセスで成膜する。
【００２５】
このように、半導体膜５としては、カーボンナノチューブと材料を組み合わせたものを用いる。ここで、カーボンナノチューブと組み合わされる材料としては、炭素材料、有機物、ポリマー等がよく、これらの材料を用いることで、カーボンナノチューブと材料の両者の長所を引き出すことができる。
【００２６】
なお、上記実施例では下部よりゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、半導体膜の順に積層されたものを示したが、これを上下さかさまにした構造にするようにしてもよい。
【００２７】
このようにして得られたトランジスタは、図２から明らかなように、高易動度を持つことができる。ここでは、易動度μ＝１０．５ｃｍ2 ／Ｖｓである。
【００２８】
また、本発明の具体的態様としては、
（１）前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブに炭素材料、有機物又はポリマーを複合させて作製する。
【００２９】
（２）前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブに炭素材料、有機物又はポリマーを内包させて作製する。
【００３０】
（３）前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブの外部と内部に炭素材料、有機物又はポリマーを同時に複合させて作製する。
【００３１】
（４）前記半導体膜における炭素材料としては、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９６等のフラーレン類、もしくはＥｕ＠Ｃ６０、Ｌａ＠Ｃ８２又はＬａ２＠Ｃ８０等の金属内包フラーレン類であることを特徴とする。ここで、Ｅｕ＠Ｃ６０はＥｕ金属を内包したＣ６０、Ｌａ＠Ｃ８２はＬａ金属を内包したＣ８２、Ｌａ２＠Ｃ８０はＬａ金属を２個内包したＣ８０を示している。
【００３２】
（５）前記半導体膜における有機物としては、ペンタセン、フタロシアニン、α−ｓｅｘｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、α−ω−ｄｉｈｅｘｙｌ−ｓｅｘｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、Ｂｉｓ（ｄｉｔｈｉｅｎｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、α−ω−ｄｉｈｅｘｙｌ−ｑｕａｔｅｒｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、Ｄｉｈｅｘｙｌ−ａｎｔｈｒａｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、α−ω−ｄｉｈｅｘｙｌ−ｑｕｉｎｑｕｅｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、ＰＴＣＤＩ−Ｐｈ、ＰＴＣＤＩ−Ｃ８、ＴＣＮＮＱ、ＮＴＣＤＩ、ＮＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＡ、Ｆ１６ＣｕＰｃ、ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ、ＤＨＦ−６Ｔ、ＰＴＣＤＩ−Ｃ８Ｈ、ＴＣＮＱ、ＴＤＡＥ、ＴＴＦ、ＴＭＴＳＦ、Ｆ４−ＴＣＮＱ又はＣ１２−ＴＣＮＱを挙げることができる。
【００３３】
（６）前記半導体膜におけるポリマーとしては、ポリアセチレン、ポリチオフェン、Ｐｏｌｙ（２−ｈｅｘｔｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、Ｐｏｌｙ（３−ａｌｋｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、Ｐｏｌｙｔｈｉｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ、Ｆ８Ｔ２、ＰＥＩ、ポリエチレン、ポリステレン又はポリ塩化ビニルを挙げることができる。
【００３４】
（７）前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブと２種類以上の物質を組み合わせるようにする。例えば、カーボンナノチューブの中に有機物を内包させてキャリア量を調整したものを、さらに他のポリマーと複合させて扱い易くすることができる。
【００３５】
（８）前記半導体膜は、前記カーボンナノチューブとそのカーボンナノチューブに組み合わされる材料の２種類以上の伝導経路を有することを特徴とする（詳細は図４にて説明）。
【００３６】
（９）前記半導体膜における前記カーボンナノチューブと複合材料の間で電荷のやり取りが行われ、前記カーボンナノチューブの中にＰ型半導体又はＮ型半導体の部分を有する。
【００３７】
なお、図１及び図２における半導体薄膜５は基本的にＰ型半導体であるが、両極性カーボンナノチューブ膜トランジスタを作製することもできる。その場合、図３に示すような特性を有する。
【００３８】
具体的には、図１に示したカーボンナノチューブ膜トランジスタ上にフラーレン薄膜を形成することで作製する。すると、図４に示すように、それぞれ独立の伝導経路を持つ両極性のデバイスを作製することができる。すなわち、Ｐ型のキャリアがカーボンナノチューブを流れて、Ｎ型のキャリアがフラーレンＣ６０を流れることになり、カーボンナノチューブとそのカーボンナノチューブに組み合わされる材料の２種類以上の伝導経路を形成させることができる。このとき、カーボンナノチューブは易動度の高い伝導経路の働きをしている。
【００３９】
ここで、フラーレン薄膜における炭素材料はＣ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９６等のフラーレン類、もしくはＥｕ＠Ｃ６０、Ｌａ＠Ｃ８２又はＬａ２＠Ｃ８０等の金属内包フラーレン類である。
【００４０】
なお、図４（ａ）はフラーレンＣ６０を蒸着する前のトランジスタ特性図であり、図４（ｂ）はフラーレンＣ６０を蒸着した後のトランジスタ特性図である。これらの図から明らかなように、フラーレン蒸着前の図４（ａ）に比べて、フラーレン蒸着後の図４（ｂ）では、トランジスタの特性が上がり、Ｎ型に動作した。
【００４１】
次に、大気中での安定性及びＰ／Ｎ制御について説明する。
【００４２】
まず、図３にも示したように、それ自身でも大気中で安定な両極性半導体となり得る。さらに、カーボンナノチューブ内に、電荷移動を起こす材料（有機物）を内包（ドーピング）させると大気中でより安定なＮ型半導体を作製することができる。この方法で、フラーレン薄膜作製前又は作製後にカーボンチューブ内に電荷移動を起こす材料を内包させると、元々Ｐ型だった薄膜をＮ型にできる。この時、薄膜は大気中で安定である。
【００４３】
図５は有機物（ＴＴＦ）のドーピング前後のトランジスタ特性図であり、図５（ａ）は有機物（ＴＴＦ）のドーピング前のトランジスタ特性図、図５（ｂ）は、有機物（ＴＴＦ）のドーピング後のトランジスタ特性図である。
【００４４】
これらの図から分かるように、図５（ａ）ではＰ型半導体だったものが、図５（ｂ）では、Ｎ型半導体になっている。なお、測定は大気中で行っている。
【００４５】
加えて、ポリマーを用いてのドーピングも孤立チューブに対して報告されている（上記非特許文献９参照）。この方法を用いて、図６に示すように、薄膜トランジスタの特性を制御することもできる。
【００４６】
なお、図６（ａ）はポリマー（ＰＥＩ）のドーピング前のトランジスタ特性図、図６（ｂ）は、ポリマー（ＰＥＩ）のドーピング後のトランジスタ特性図である。ここでも、Ｐ型だったものが、Ｎ型になっている。なお、測定は大気中で行っている。また、単純に、大気中で安定なＮ型を組み合わせても、大気中で安定なＮ型を作ることができる。
【００４７】
次に、キャリア量の調整について説明する。
【００４８】
上記したような、カーボンナノチューブ内に有機物やポリマーをドープする方法により、Ｐ／Ｎ制御をすることができる。また、有機物によるドーピング方法なら、ドーピングする有機物の量を調節するとキャリア量を精密に調節することができる。これは光吸収の測定より明らかである。
【００４９】
図７は有機物（ＴＣＮＱ）のドープ量を変化させた時の光吸収スペクトルを示す図であり、連続的にキャリア量が変化していることがわかる。
【００５０】
また、ポリマーでも同様の方法でキャリア量を調節することができる。
【００５１】
なお、ポリマーなど既に方法論が確立されている材料とカーボンナノチューブとを混ぜ合わせると、既存の液相でのパターンニング（インクジェットなど）をそのまま使え、なおかつ高い易動度を保つことができる。
【００５２】
図８は本発明の他の実施例を示す薄膜トランジスタの模式図である。
【００５３】
この図においては、１０は薄膜電界効果トランジスタ、１１はプラスチックなどの絶縁性フレキシブル基板、１２はゲート電極、１３はゲート絶縁膜、１４はソース電極、１５はドレイン電極、１６は半導体膜としてのカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、１７はそのカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）１６に組み合わされる（ここでは内包される）Ｐ型半導体である。
【００５４】
この図において、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）１６自体ポリマーのように柔らかいので、絶縁性フレキシブル基板１１上でのデバイスとしての薄膜電界効果トランジスタ１０作りに適している。
【００５５】
なお、上記実施例では下部よりゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極およびドレイン電極、半導体膜の順に積層されたものを示したが、これを上下さかさまにした構造にするようにしてもよい。
【００５６】
さらに、図９に示すように、絶縁性フレキシブル基板１８を半導体膜側に配置するようにしたり、図１０に示すように、このトランジスタ１０のゲート電極１２側と半導体膜１６側の両側に絶縁性フレキシブル基板２１，２２を配置する、換言すればトランジスタ素子をサンドイッチ型の構造にするようにしてもよい。
【００５７】
また、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き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。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、易動度が高く、大気中で安定であり、しかもキャリア量の調整が容易である薄膜トランジスタに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施例を示す薄膜トランジスタの模式図である。
【図２】本発明の実施例を示す薄膜トランジスタのゲート電圧Ｖｇ（Ｖ）に対するソース・ドレイン間電流Ｉｓｄ（Ａ）の特性図である。
【図３】両極性カーボンナノチューブ膜トランジスタの特性図である。
【図４】フラーレンを蒸着する前後でのトランジスタ特性図である。
【図５】有機物（ＴＴＦ）のドーピング前後のトランジスタ特性図である。
【図６】ポリマー（ＰＥＩ）のドーピング前後のトランジスタ特性図である。
【図７】有機物（ＴＣＮＱ）のドープ量を変化させた時の光吸収スペクトルを示す図である。
【図８】本発明の他の実施例を示すトランジスタ（その１）の模式図である。
【図９】本発明の他の実施例を示すトランジスタ（その２）の模式図である。
【図１０】本発明の他の実施例を示すトランジスタ（その３）の模式図である。
【符号の説明】
【００６０】
１，１２    ゲート電極
２，１３    ゲート絶縁膜
３，１４    ソース電極
４，１５    ドレイン電極
５    カーボンナノチューブとそれに組み合わされる材料を含む半導体膜
１０    薄膜電界効果トランジスタ
１１，１８，２１，２２    絶縁性フレキシブル基板
１６    カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）
１７    Ｐ型半導体
【図１】
2005150410.tif 000003
【図２】
2005150410.tif 000004
【図３】
2005150410.tif 000005
【図４】
2005150410.tif 000006
【図５】
2005150410.tif 000007
【図６】
2005150410.tif 000008
【図７】
2005150410.tif 000009
【図８】
2005150410.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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