(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極、ならびに前記ソース電極とドレイン電極とを接続するカーボンナノチューブからなるチャネルを有する電界効果トランジスタであって、
前記カーボンナノチューブを前記基板に固定するカーボンナノチューブフラグメントをさらに有し、
前記カーボンナノチューブフラグメントは、その表面にカルボキシル基またはカルボキシル基の誘導体を有し、その長さが１．５μｍ以下であり、前記基板のソース電極形成部位およびドレイン電極形成部位に選択的に結合している、電界効果トランジスタ。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブフラグメントは、酸に分散されたカーボンナノチューブを過酸化水素処理することで得られる、請求項１記載の電界効果トランジスタ。
【請求項３】
前記酸は硫酸と硝酸の混合酸である、請求項２記載の電界効果トランジスタ。
【請求項５】
前記カーボンナノチューブフラグメントは前記基板のソース電極形成部位およびドレイン電極形成部位に共有結合で結合している、請求項１記載の電界効果トランジスタ。
【請求項６】
前記カーボンナノチューブフラグメントは前記基板のソース電極形成部位およびドレイン電極形成部位にアミド結合で結合している、請求項５記載の電界効果トランジスタ。
【請求項７】
前記カーボンナノチューブフラグメントは前記基板のソース電極形成部位およびドレイン電極形成部位に静電的に結合している、請求項１記載の電界効果トランジスタ。
【請求項９】
基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極、ならびに前記ソース電極とドレイン電極とを接続するカーボンナノチューブからなるチャネルを有する電界効果トランジスタの製造方法であって、
前記基板のソース電極形成予定部位およびドレイン電極形成予定部位に、その表面にカルボキシル基またはカルボキシル基の誘導体を有し、かつその長さが１．５μｍ以下であるカーボンナノチューブフラグメントの水分散液を提供して、前記カーボンナノチューブフラグメントを前記基板のソース電極形成予定部位およびドレイン電極形成予定部位に選択的に結合させるステップと、
前記基板のソース電極形成予定部位およびドレイン電極形成予定部位に、カーボンナノチューブを提供して、前記カーボンナノチューブを前記基板に結合した前記カーボンナノチューブフラグメントに結合させるステップと、
前記基板のソース電極形成予定部位にソース電極を形成し、前記基板のドレイン電極形成予定部位にドレイン電極を形成するステップと、
を含む、電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極、ならびに前記ソース電極とドレイン電極とを接続するカーボンナノチューブからなるチャネルを有する電界効果トランジスタの製造方法であって、
前記基板のソース電極形成予定部位およびドレイン電極形成予定部位に、その表面にカルボキシル基またはカルボキシル基の誘導体を有し、かつその長さが１．５μｍ以下であるカーボンナノチューブフラグメントとカーボンナノチューブの混合物の水分散液を提供して、前記カーボンナノチューブフラグメントを前記基板のソース電極形成予定部位およびドレイン電極形成予定部位に選択的に結合させ、かつ前記カーボンナノチューブを前記基板に結合した前記カーボンナノチューブフラグメントに結合させるステップと、
前記基板のソース電極形成予定部位にソース電極を形成し、前記基板のドレイン電極形成予定部位にドレイン電極を形成するステップと、
を含む、電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記ソース電極とドレイン電極との間隔は２〜１０μｍである、請求項１記載の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、カーボンナノチューブ電界効果トランジスタおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界効果トランジスタ（以下、「ＦＥＴ」という）は、ソース電極とドレイン電極、両電極間を接続するチャネル、およびゲート電極を有する３電極型のトランジスタであり、ゲート電極に電圧をかけて、ソース電極とドレイン電極との間の電流を制御するトランジスタである。前記チャネルがカーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」という）であるＦＥＴは、カーボンナノチューブ電界効果トランジスタ（以下、「ＣＮＴ−ＦＥＴ」という）と称される。【０００３】
ＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法は、そのチャネルの作製の仕方によって気相成長法と分散固定化法とに分類されうる。
「気相成長法」とは、鉄などの触媒が配置された基板をメタンガスなどのＣＮＴ原料ガス雰囲気下に置き、その触媒を起点にチャネルとなるＣＮＴを成長させることによって、ＣＮＴ−ＦＥＴを製造する方法である（例えば、特許文献１参照）。
「分散固定化法」とは、別個に製造されたＣＮＴを基板に分散させて、チャネルとなるＣＮＴを基板上のソース電極−ドレイン電極間（またはソース電極形成予定部位−ドレイン電極形成予定部位間）に配置することによって、ＣＮＴ−ＦＥＴを製造する方法である（例えば、非特許文献１参照）。【０００４】
一方、ＣＮＴを基板上にパターニングする技術として、アミノ基が導入された基板に、酸処理によってカルボキシル基が導入されたＣＮＴを固定する技術が知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−３４７５３２号公報
【特許文献２】特開２００５−４０９３８号公報
【非特許文献１】K. H. Choi, et al., "Controlled deposition of carbon nanotubeson a patterned substrate", Surface Science, (2000), Vol. 462, p. 195-202.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の方法には、ＣＮＴ−ＦＥＴを高い歩留まりで製造することが難しいという問題がある。【０００６】
すなわち、気相成長法によってチャネルを作製するには、ＣＮＴの成長を制御して、ＣＮＴをソース電極−ドレイン電極間を架橋するように成長させる必要があるが、このような制御は一般的に困難であるという問題がある。また、従来の分散固定化法によってチャネルを作製するには、電極間を架橋するようにＣＮＴを提供する必要があるが、再現性よくチャネルを形成させるのは一般的に困難であり、歩留まりが低いという問題がある。【０００７】
本発明の目的は、ＣＮＴからなるチャネルの作製の歩留まりを向上させる技術を提供し、ＣＮＴ−ＦＥＴの性能を低下させることなく、それを効率よく製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、カーボンナノチューブからなるチャネルを、カーボンナノチューブフラグメントを用いて作製することにより、カーボンナノチューブ電界効果トランジスタの製造の歩留まりを向上させることができることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち本発明の第一は、以下に示すカーボンナノチューブ電界効果トランジスタに関する。
［１］基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極ならびに前記ソース電極とドレイン電極とを接続するカーボンナノチューブからなるチャネルを有する電界効果トランジスタであって、前記カーボンナノチューブを前記基板に固定するカーボンナノチューブフラグメントをさらに有し、前記カーボンナノチューブフラグメントはその表面にカルボキシル基またはカルボキシル基の派生物を有する電界効果トランジスタ。【０００９】
さらに本発明は、以下に示すカーボンナノチューブ電界効果トランジスタの製造方法に関する。
［２］基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極ならびに前記ソース電極とドレイン電極とを接続するカーボンナノチューブからなるチャネルを有する電界効果トランジスタの製造方法であって、前記基板のソース電極形成予定部位およびドレイン電極形成予定部位にその表面にカルボキシル基またはカルボキシル基の誘導体を有するカーボンナノチューブフラグメントの水分散液を提供するステップと、前記基板のソース電極形成予定部位およびドレイン電極形成予定部位にカーボンナノチューブを提供するステップと、前記基板のソース電極形成予定部位にソース電極を形成し、前記基板のドレイン電極形成予定部位にドレイン電極を形成するステップと、を含む電界効果トランジスタの製造方法。
［３］基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極ならびに前記ソース電極とドレイン電極とを接続するカーボンナノチューブからなるチャネルを有する電界効果トランジスタの製造方法であって、前記基板のソース電極形成予定部位およびドレイン電極形成予定部位にその表面にカルボキシル基またはカルボキシル基の誘導体を有するカーボンナノチューブフラグメントとカーボンナノチューブの混合物の水分散液を提供するステップと、前記基板のソース電極形成予定部位にソース電極を形成し、前記基板のドレイン電極形成予定部位にドレイン電極を形成するステップと、を含む電界効果トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＣＮＴ−ＦＥＴを簡便かつ効率よく製造することができる。それにより、ＣＮＴ−ＦＥＴを素子として用いることが可能となり、例えばｐＨセンサやバイオセンサなどに応用することが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの一例を示す図
【図２】本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの基板の例を示す図
【図３】絶縁性保護膜によってチャネルが保護された本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの例を示す図
【図４】ＣＮＴフラグメントがチャネルとなるＣＮＴを基板に固定する様子を示す図
【図５】本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの別の例を示す図
【図６】本発明のＣＮＴ−ＦＥＴのさらに別の例を示す図
【図７】本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法のうち、ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを別個に提供する方法を説明するための図
【図８】本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法のうち、ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを同時に提供する方法を説明するための図
【図９】ＣＮＴフラグメントの分散状態を示す写真
【図１０】実施例１で作製したＣＮＴ−ＦＥＴの構成を示す図
【図１１】実施例１で作製したＣＮＴ−ＦＥＴのＩ−Ｖｇ特性を示すグラフ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
１．本発明のＣＮＴ−ＦＥＴ
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、基板、基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極、前記ソース電極とドレイン電極とを接続するＣＮＴからなるチャネル、ならびにゲート電極を有する。本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、さらに、前記ＣＮＴを基板に固定するカーボンナノチューブフラグメント（以下「ＣＮＴフラグメント」という）を有することを特徴とする。【００１３】
図１は、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴにおける、ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極の電気的な接続関係の一例を示す図である。図１において、ＣＮＴ−ＦＥＴ１００は、基板１１０、ソース電極１２０、ドレイン電極１３０、ＣＮＴからなるチャネル１４０およびゲート電極１５０を有する。このＣＮＴ−ＦＥＴ１００では、ゲート電極１５０に印加された電圧によって、ソース電極１２０とドレイン電極１３０との間の電流が制御される。【００１４】
「基板について」
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴに含まれる基板は、絶縁基板であることが好ましい。絶縁基板は、例えば（１）絶縁体からなる基板、あるいは（２）半導体や金属などからなる支持基板の片面または両面が絶縁体からなる絶縁膜で被覆された基板である。図２は、基板の例を示す図である。図２Ａは、絶縁体１１２からなる基板１１０を示す。図２Ｂは、半導体や金属などからなる支持基板１１４と、絶縁体からなる第一の絶縁膜１１６とを含む基板１１０を示す。図２Ｂにおいて、第一の絶縁膜１１６は、支持基板１１４のソース電極およびドレイン電極が形成される側の面上に形成されている。図２Ｃは、支持基板１１４および第一の絶縁膜１１６に加え、さらに絶縁体からなる第二の絶縁膜１１８を含む基板１１０を示す。【００１５】
（１）絶縁体からなる基板について
絶縁体からなる基板（図２Ａ参照）において、絶縁体の例には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの無機化合物や、アクリル樹脂、ポリイミドなどの有機化合物などが含まれる。絶縁体からなる基板の厚さは、特に限定されず適宜設定すればよい。【００１６】
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法では、基板としてガラス基板を用いることができる。ガラスの種類は、例えばケイ酸塩ガラス（石英ガラスを含む）を用いることができるが特に限定されない。従来の気相成長法による製造方法では、チャネル（ＣＮＴ）を作製する際に高温（約９００℃）にしなければならないため、ガラス転移点の低いガラス（例えばガラス転移点が４００℃程度のガラス）を基板として用いることはできなかった。しかし、本発明の製造方法においては、基板を高温に加熱する必要がないため、基板としてガラスを用いることができる。【００１７】
基板をガラス基板とすることにより、様々なメリットが得られる。
（ａ）透明なガラス基板を用いると、光学顕微鏡、蛍光顕微鏡、レーザー顕微鏡などを用いることが可能となる（ただし、全反射型の蛍光顕微鏡を用いる場合には、屈析率の関係から石英ガラス基板よりも、通常のガラス基板が好ましい）。つまり、これらの顕微鏡により試料や基板の状態を確認しながら素子を駆動させることができる。例えば、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴをバイオセンサに適用する場合に、蛍光分子などで標識されたウイルスや抗原などの検出対象物を蛍光顕微鏡で観察しながら、ＦＥＴの電気特性の変化（例えば、ソース−ドレイン電流の変化）を測定して検出することができる。
（ｂ）透明なガラス基板を用いると、基板上に付けたマーカーを基準にして基板に金属などを成膜させることができるので、電極などを正確な位置に配置することができる。
（ｃ）ガラス基板は、シリコン基板などと比較して安価でかつ加工が容易であり、また絶縁性が高いので、ＣＮＴ−ＦＥＴの基板として好ましい。
（ｄ）従来のＣＮＴ−ＦＥＴでは、絶縁膜で被覆されたシリコン基板上に電極などが形成されていたが、トンネル電流を発生させること（シリコン基板を被覆する絶縁膜に欠陥が生じて、シリコン基板内に電流が漏れること）があった。このような現象は、ガラス基板を用いることにより抑制される。【００１８】
また、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法では、基板として合成樹脂基板も用いることができる。合成樹脂はガラスよりもさらに安価でかつ加工が容易であるが、基板として合成樹脂を用いる場合には、電極を形成するために金属などを蒸着などにより成膜させる条件などを適宜調整する必要がある。【００１９】
（２）支持基板および絶縁膜からなる基板について
支持基板上に絶縁膜が形成された基板（図２Ｂおよび図２Ｃ参照）において、支持基板の材質は、半導体や金属などであることが好ましい。半導体の例には、シリコン、ゲルマニウムなどの１４族元素や、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）などのIII−Ｖ化合物、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）などのII−ＶI化合物などが含まれる。金属の例には、アルミニウムやニッケルなどが含まれる。支持基板の厚さは、バックゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴ（後述）である場合は０.１〜１.０ｍｍであることが好ましく、０.３〜０.５ｍｍが特に好ましいが特に限定されない。【００２０】
支持基板の第一の面（ソース電極、ドレイン電極およびチャネルが配置された面）に形成された第一の絶縁膜の材質の例には、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化チタンなどの無機化合物や、アクリル樹脂やポリイミドなどの有機化合物などが含まれる。第一の絶縁膜の厚さは、特に限定されないが１０ｎｍ以上が好ましく、２０ｎｍ以上が特に好ましい。第一の絶縁膜が薄すぎるとトンネル電流が流れてしまう可能性があるためである。また、バックゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴ（後述）である場合は、第一の絶縁膜の厚さは、５００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下が特に好ましい。第一の絶縁膜が厚すぎると、ゲート電極を用いてソース−ドレイン電流を制御することが困難になる可能性があるためである。【００２１】
また、支持基板の第二の面（第一の面の裏面）に、第二の絶縁膜が形成されていてもよい。第二の絶縁膜の材質は、第一の絶縁膜の材質の例と同様である。第二の絶縁膜の厚さは、第一の絶縁膜と同様に１０ｎｍ以上が好ましく、２０ｎｍ以上が特に好ましいが特に限定されない。バックゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴ（後述）の場合は、第二の絶縁膜の厚さは、第一の絶縁膜と同様に５００ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下が特に好ましい。【００２２】
支持基板の絶縁膜に被覆される面（第一の面または第二の面）は、平滑であることが好ましい。すなわち、支持基板と絶縁膜との界面は平滑であることが好ましい。支持基板の表面が平滑であると、その表面を被覆する絶縁膜の信頼性が高まるためである。支持基板の絶縁膜に被覆される面は、特に限定されないが、研磨されている方が好ましい。支持基板の表面の平滑度は、表面粗さ測定機などにより確認することができる。【００２３】
「ソース電極とドレイン電極について」
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの基板上には、ソース電極およびドレイン電極が配置されている。ソース電極およびドレイン電極の材質の例には、金、白金、クロム、チタンなどの金属や、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの導電性を有する化合物などが含まれる。ソース電極およびドレイン電極は、二種以上の金属などで多層構造にされていてもよく、例えばチタンまたはクロムの層に金の層を重ねたものでもよい。ソース電極およびドレイン電極は、これらの金属などを基板上に蒸着などにより成膜することにより形成される。ソース電極およびドレイン電極の膜厚は、例えば数十ｎｍであるが特に限定されない。【００２４】
ソース電極とドレイン電極との間隔は、特に限定されないが通常は２〜１０μｍ程度である。この間隔は、ＣＮＴによる電極間の接続を容易にするためにさらに縮めてもよい。ソース電極およびドレイン電極の形状は、特に限定されず目的に応じて適宜設定すればよい。例えば、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴをセンサに適用する場合に、試料溶液をチャネル上に滴下すると、試料溶液がソース電極およびドレイン電極の全体を覆ってしまう可能性がある。試料溶液がソース電極およびドレイン電極の全体を覆ってしまうと、電流測定装置のプローブをソース電極およびドレイン電極に直接接触させることができず、ソース−ドレイン電流を正確に測定できないことがある。そこで、ソース電極およびドレイン電極のチャネル方向の長さを長くして（例えば、５００μｍ以上）、試料溶液がソース電極およびドレイン電極の全体を覆わないようにしてもよい。【００２５】
「チャネルについて」
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴにおいて、ソース電極とドレイン電極とを接続するチャネルは、ＣＮＴから構成されている。チャネルを構成するＣＮＴは、単層ＣＮＴまたは多層ＣＮＴのいずれでもよいが、単層ＣＮＴが好ましい。また、ＣＮＴには欠陥が導入されていてもよい。「欠陥」とは、ＣＮＴを構成する炭素五員環または六員環が開環している状態を意味する。欠陥が導入されたＣＮＴは、かろうじて繋がっているような構造をしていると推測されるが、実際の構造は明らかでない。【００２６】
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴにおいて、ソース電極−ドレイン電極間は一本のＣＮＴによって接続されていてもよく、複数本のＣＮＴによって接続されていてもよい。例えば、ＣＮＴのバンドルによってソース電極−ドレイン電極間が接続されていたり、ソース電極−ドレイン電極間に複数本のＣＮＴが折り重ねられて接続されていたりしてもよい。また、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴのチャネルは、基板に接触していてもよいし、基板との間に空隙が形成されていてもよい。ソース電極−ドレイン電極間を接続するＣＮＴの状態は、原子間力顕微鏡で確認することができる。【００２７】
チャネルを構成するＣＮＴは、化学修飾を容易にするためにその表面にカルボキシル基を導入されていてもよい。ＣＮＴ表面の電位を制御することでＣＮＴ−ＦＥＴの電気特性を制御することができるため、化学修飾が容易なＣＮＴをチャネルに用いることでＣＮＴ−ＦＥＴの電気特性を容易に制御することができる。カルボキシル基を有するＣＮＴは、例えばＣＮＴを酸処理することで得られる。なお、ＣＮＴの表面に導入されたカルボキシル基は、誘導体化されていてもよく、例えばエステル基やアミド基に変換されていてもよい。【００２８】
また、チャネルを構成するＣＮＴは、損傷を防ぐために絶縁性保護膜によって保護されていてもよい。絶縁性保護膜でＣＮＴを被覆することにより、ＣＮＴ−ＦＥＴ全体を超音波洗浄したり、強酸や強塩基を用いて洗浄したりすることが可能となる。さらに、絶縁性保護膜を設けることによってＣＮＴの損傷が防止されるので、ＣＮＴ−ＦＥＴの寿命を著しく延ばすことができる。絶縁性保護膜は、絶縁性を有する膜であれば特に限定されず、例えば絶縁性接着剤により形成される膜やパッシベーション膜などである。【００２９】
図３は、絶縁性保護膜によってチャネルが保護された本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの例を示す図である。図３において、ＣＮＴ−ＦＥＴ１０２〜１０６は、基板１１０、ソース電極１２０、ドレイン電極１３０、ＣＮＴからなるチャネル１４０、ゲート電極１５０および絶縁性保護膜１６０を有する。図３Ａでは、ソース電極１２０およびドレイン電極１３０の全体ならびにチャネル１４０の全体が、絶縁性保護膜１６０で保護されている。図３Ｂでは、ソース電極１２０およびドレイン電極１３０の一部ならびにチャネル１４０の全体が、絶縁性保護膜１６０で保護されている。図３Ｃでは、ソース電極１２０とチャネル１４０との接続部位およびドレイン電極１３０とチャネル１４０との接続部位が、絶縁性保護膜１６０で保護されている。図３Ｃの例では、ＣＮＴ−ＦＥＴ２２０をセンサに適用する場合に、抗体などの被検出物質認識分子１７０をＣＮＴからなるチャネル１４０に直接結合させることができるので、センサの感度を向上させることができる。【００３０】
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴのチャネルは、任意の方法で形成することができるが、後述する本発明の製造方法により形成することが好ましい。【００３１】
「ＣＮＴを固定するＣＮＴフラグメントについて」
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、チャネルを構成するＣＮＴを基板に固定するＣＮＴフラグメントを含むことを特徴とする。【００３２】
「ＣＮＴフラグメント」とは、ＣＮＴの切断物を意味し、その長さは約１.５μｍ以下であればよい。ＣＮＴフラグメントは、その表面にカルボキシル基などの官能基を導入されていることが好ましい。カルボキシル基を有するＣＮＴフラグメントは、例えば酸に分散されたＣＮＴを酸化処理またはラジカル処理することにより得られるが、その具体的な処理方法については後述する。なお、ＣＮＴフラグメントの表面に導入されたカルボキシル基は、誘導体化されていてもよく、例えばエステル基やアミド基に変換されていてもよい。【００３３】
ＣＮＴフラグメントは、ＣＮＴからなるチャネルが形成された基板面上に配置されていればよく、基板のソース電極およびドレイン電極が形成されている部位に選択的に配置されていることが好ましい。特に、ソース電極−ドレイン電極間には、ＣＮＴフラグメントが実質的にないことが好ましい。ＣＮＴフラグメントが基板上に非選択的に配置されている（例えば、ソース電極−ドレイン電極間に配置されている）と、ＣＮＴフラグメントがチャネルとなるＣＮＴの電気特性に対して影響を及ぼす可能性がある。その結果、非選択的に配置されているＣＮＴフラグメントは、ＣＮＴ−ＦＥＴのトランジスタとしての性能を低下させる可能性がある。ＣＮＴフラグメントは、基板の面上に一層で存在していても、多層になって存在していてもよい。【００３４】
本発明の一態様では、ＣＮＴフラグメントは、その表面に導入された官能基（例えば、カルボキシル基）と共有結合を形成する官能基が導入されている基板に、共有結合で結合している。例えば、図４Ａに示されるように、カルボキシル基が導入されたＣＮＴフラグメント２００は、アミノ基、ヒドロキシル基またはチオール基が導入された基板１１０に、アミド結合、エステル結合、またはチオエステル結合で結合している。【００３５】
また、本発明の別の態様では、ＣＮＴフラグメントは、その表面に導入された官能基（例えば、カルボキシル基）と静電的結合を形成する官能基が導入されている基板に、静電的結合で結合している。例えば、図４Ｂに示されるように、カルボキシル基が導入されたＣＮＴフラグメント２００は、カチオン性基（例えば、アミノ基）が導入された基板１１０に、静電的に結合している。【００３６】
基板に結合したＣＮＴフラグメントは、π−π相互作用による結合によって、チャネルとなるＣＮＴを基板に固定する。すなわち、図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、チャネルとなるＣＮＴ２１０は、共有結合または静電的結合で基板に結合したＣＮＴフラグメント２００を介して基板１１０に固定されている。【００３７】
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴのチャネルは、ＣＮＴおよびＣＮＴフラグメントを用いて作製されることが好ましい。この作製方法については、後に詳細に説明する。【００３８】
「ゲート電極について」
前述の通り、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴはゲート電極を有する。ゲート電極の材質の例には、金、白金、クロム、チタン、真鍮、アルミニウムなどの金属などが含まれる。ゲート電極は、例えば、任意の位置にこれらの金属などを蒸着などにより成膜して形成される。また、別個に準備した電極（例えば、金の薄膜）を任意の位置に配置して、ゲート電極としてもよい。【００３９】
ゲート電極が配置される位置は、その電圧によって基板上に配置されたソース電極−ドレイン電極間の電流（ソース−ドレイン電流）を制御できれば特に限定されず、目的に応じて適宜配置すればよい。例えば、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、ゲート電極の位置により（Ａ）バックゲート型、（Ｂ）サイドゲート型、（Ｃ）分離ゲート型の態様を採ることができる。【００４０】
（Ａ）バックゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴでは、ゲート電極は基板の第二の面（ソース電極、ドレイン電極およびチャネルが形成されていない面）に配置される。ゲート電極は、基板面に接触させて配置されていてもよく、基板面から離されて配置されていてもよい。図１は、バックゲート型の本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの一例を示す図である。図１のバックゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴ１００では、ソース電極１２０、ドレイン電極１３０およびＣＮＴからなるチャネル１４０は、基板１１０の第一の面に配置されており、ゲート電極１５０は、基板１１０の第二の面に配置されている。バックゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴ１００では、基板１１０は、支持基板上に絶縁膜が形成された基板であることが好ましい（図２Ｂまたは図２Ｃ参照）。【００４１】
（Ｂ）サイドゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴでは、ゲート電極は基板の第一の面（ソース電極、ドレイン電極およびチャネルが形成されている面）に配置される。ゲート電極は、基板面に接触させて配置されていてもよく、基板面から離されて配置されていてもよい。ゲート電極が基板面から離されて配置されている場合は、トップゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴと称されることもある。図５は、サイドゲート型の本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの一例を示す図である。図５のサイドゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴ３００では、ソース電極１２０、ドレイン電極１３０、ＣＮＴからなるチャネル１４０およびゲート電極１５０は、基板１１０の第一の面に配置されている。【００４２】
（Ｃ）分離ゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴでは、ゲート電極は、ソース電極およびドレイン電極が配置された基板とは別個の絶縁基板であって、電気的には接続されている絶縁基板上に配置される。「電気的に接続されている」とは、（１）二枚の基板が一枚の導電性基板に載置されている、または（２）二枚の基板がそれぞれ導電性ワイヤで接続されている別個の導電性基板に載置されている、ことなどを意味する。ここでいう絶縁基板は、前述のソース電極およびドレイン電極が配置された基板と同様のものである。また、導電性基板の例には、金の薄膜が蒸着されたガラスや真鍮の基板などが含まれる。ゲート電極は、基板面に接触させて配置されていてもよく、基板面から離されて配置されていてもよい。図６は、分離ゲート型の本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの一例を示す図である。図６において、分離ゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴ４００，４０２は、基板１１０、ソース電極１２０、ドレイン電極１３０、ＣＮＴからなるチャネル１４０、ゲート電極１５０、および基板１１０に電気的に接続されている第二の基板４１０を有する。図６Ａの分離ゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴ４００では、基板１１０および第二の基板４１０は、一枚の導電性基板４２０に載置されている。図６Ｂの分離ゲート型ＣＮＴ−ＦＥＴ４０２では、基板１１０および第二の基板４１０は、それぞれ導電性ワイヤ４５０で電気的に接続されている別個の導電性基板４３０，４４０に載置されている。【００４３】
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、ソース電極−ドレイン電極間の電圧（ソース−ドレイン電圧）を一定にしたときに、ゲート電圧の変化に応じてソース−ドレイン電流が変化する性質を有していることが好ましい。例えば、ソース−ドレイン電圧を±１Ｖとしたときに、ゲート電圧が−２０Ｖ〜＋２０Ｖのレンジにおいて１０−９〜１０−５Ａ程度のソース−ドレイン電流が流れ、かつ当該ゲート電圧のレンジの少なくとも一部において、ソース−ドレイン電流がゲート電圧の変化に応じて変化することが好ましい。【００４４】
２．本発明のカーボンナノチューブ電界効果トランジスタの製造方法
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法は、ＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴを基板に提供することによりチャネルを形成するステップを含むことを特徴とする。「チャネルの形成」以外のステップ（「ソース電極およびドレイン電極の形成」や「ゲート電極の形成」など）は、従来の技術を適宜応用して行うことができる。【００４５】
図７および図８は、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法の一例を示す模式図である。以下、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法についてこれらの図面を参照しながら説明するが、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法はこれらの図により限定されない。例えば、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法において、各ステップの順番、基板の形状および厚さ、ソース電極およびドレイン電極の形状およびその間隔、ゲート電極の形状およびその位置、ＣＮＴおよびＣＮＴフラグメントの長さおよびその数、ＣＮＴフラグメントの配置位置は、これらの図により限定されない。【００４６】
「チャネルの形成」
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法において、「チャネルの形成」は、［基板のレジスト処理］、［基板への官能基の導入］、［ＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴの提供］のステップを含む。
また、「チャネルの形成」は、ＣＮＴフラグメントの基板への結合様式によって、（Ａ）ＣＮＴフラグメントを基板に共有結合させる方法、（Ｂ）ＣＮＴフラグメントを静電的に結合させる方法、の２つに分けることができる。
さらに、［ＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴの提供］は、（ｉ）ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを別個に提供する方法（図７参照）、（ii）ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを同時に提供する方法（図８参照）、の２つに分けることができる。
このように、「チャネルの形成」は４つの態様に分けられるが、初めに（Ａ）の（ｉ）および（ii）についてそれぞれ説明し、次に（Ｂ）の（ｉ）および（ii）についてそれぞれ説明する。なお、後述の実施例１には、（Ａ）の（ｉ）の態様が示される。実施例２には、（Ｂ）の（ｉ）の態様が示される。実施例３には、（Ｂ）の（ii）の態様が示される。【００４７】
（Ａ）共有結合によりＣＮＴフラグメントを結合させる場合
［基板のレジスト処理］
まず、チャネルが形成される基板を準備する。基板は、前述の通り絶縁基板であることが好ましい。また、準備した基板のソース電極およびドレイン電極の形成予定部位（以下「電極形成予定部位」ともいう）には、ＣＮＴフラグメントが有する官能基（カルボキシル基またはその誘導体）と共有結合しうる官能基が導入されていることが好ましい。基板の電極形成予定部位にＣＮＴフラグメントを結合させるためである。【００４８】
官能基を基板の電極形成予定部位に選択的に導入するため、基板に官能基を導入する前に、基板の電極形成予定部位以外の領域をレジスト膜で保護することが好ましい。レジストの種類は、例えば光照射によりカルボキシル基などのアニオン性基を生成させる樹脂を含むレジストや、アニオン性基を有する樹脂を含むレジストなどであるが特に限定されない。光照射によりカルボキシル基を生成させる樹脂を含むレジストの例には、アルカリ可溶性フェノール樹脂を含むレジストが含まれる。アルカリ可溶性フェノール樹脂を含むレジストは、例えばジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）系ノボラック樹脂である。レジストパターン形成法は、例えば、フォトリソグラフィを用いてパターンを現像して、基板の電極形成予定部位以外の領域をレジスト膜で保護すればよいが特に限定されない。レジスト膜の厚さは１μｍ〜３μｍ程度であればよい。【００４９】
図７Ａおよび図８Ａは、基板１１０上にレジスト膜５００を形成した様子を示す模式図（上：断面図、下：平面図）である。図７Ａおよび図８Ａでは、基板の電極形成予定部位以外の領域をレジスト膜５００でマスキングしている例を示している。【００５０】
［基板への官能基の導入］
前述の通り、基板の電極形成予定部位には、ＣＮＴフラグメントが有する官能基（カルボキシル基またはその誘導体）と共有結合しうる官能基が導入されていることが好ましい。カルボキシル基と共有結合する官能基の例には、アミノ基、ヒドロキシル基、チオール基などが含まれる。【００５１】
基板の電極形成予定部位にアミノ基を導入するには、例えば、電極形成予定部位（マスキングされていない領域）にアミノシランを滴下し、溶媒を除去して加熱することにより、基板の電極形成予定部位にアミノシラン膜を形成すればよい。この膜は、加熱によりアミノシランが互いに縮合（例えば、脱水縮合）して形成される。膜の厚さは、１ｎｍ〜１μｍ程度であればよい。アミノシランの例には、3-aminopropyltriethoxysilane（ＡＰＳ）が含まれる。また、ヒドロキシル基の基板への導入は、例えばヒドロキシシランを用いて行うことができる。同様に、チオール基の基板への導入は、例えばメルカプトシランを用いて行うことができる。【００５２】
図７Ｂおよび図８Ｂは、基板１１０のレジスト膜５００でマスキングされていない領域に官能基を有する膜５１０（例えば、アミノシラン膜）を形成した様子を示す模式図（上：断面図、下：平面図）である。【００５３】
［ＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴの提供］
（ｉ）ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを別個に提供する方法
ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを別個に基板に提供する態様（図７参照）では、まずＣＮＴフラグメントの水分散液を基板に提供し、次いでＣＮＴを提供することが好ましい。【００５４】
（ＣＮＴフラグメントの提供）
ＣＮＴフラグメントの水分散液は、水系溶媒中にＣＮＴフラグメントが均一に分散されている分散液であればよい。分散されているＣＮＴフラグメントの長さは、約１.５μｍ以下であることが好ましい。長さの下限は特に限定されないが、約１ｎｍ以上であればよい。また、ＣＮＴフラグメントの表面には、カルボキシル基（またはその誘導体）が導入されていることが好ましい。カルボキシル基（またはその誘導体）が導入されたＣＮＴフラグメントは、水系溶媒中に均一に分散させることができ、かつ、カルボキシル基（またはその誘導体）と共有結合する官能基が導入された基板の電極形成予定部位に選択的に結合することができる。【００５５】
ＣＮＴフラグメントの水分散液は、例えば、酸に分散されたＣＮＴを酸化処理またはラジカル処理することにより得られる。酸化処理またはラジカル処理には過酸化水素処理が含まれるが、特に限定されない。【００５６】
酸に分散された（断片化する前の）ＣＮＴの長さは、特に限定されないが５〜１０μｍ程度であればよい。酸は硫酸を含むことが好ましく、硫酸と硝酸の混合酸であることが特に好ましい。硫酸と硝酸の比率は、硫酸：硝酸＝３：１（体積比）程度でよいが特に限定されない。また、この混合酸の量は、ＣＮＴ０.５ｍｇに対して４ｍｌ程度でよいが特に限定されない。酸に分散されたＣＮＴは、超音波処理されることが好ましい。酸に分散されたＣＮＴは、その表面にカルボキシル基が導入されて、親水性が向上している。硫酸および硝酸の混合酸に分散されたＣＮＴは、硫酸または硝酸に分散されたＣＮＴよりも親水性がより向上しており、分散状態が長期に渡り維持されうる。【００５７】
ＣＮＴが分散された酸に過酸化水素水を添加することにより、ＣＮＴフラグメントの水分散液を得られる。過酸化水素水（約３０％）の量は、ＣＮＴ０.５ｍｇに対して５００μｌ程度でよいが特に限定されない。過酸化水素水を添加した後、超音波処理をすることが好ましい。超音波処理の時間は、目的とするＣＮＴフラグメントの状態によって異なるが、通常は３時間以上である。過酸化水素処理することにより、ＣＮＴにヒドロキシル基が導入されて切断され、ＣＮＴフラグメントになるものと考えられるが、そのプロセスは限定されない。分散されたＣＮＴは、平均長さ１.５μｍ以下のＣＮＴフラグメントとなっていることが好ましい。【００５８】
０.５ｍｇのＣＮＴを、硫酸３ｍｌおよび硝酸１ｍｌの混合酸に添加して、シリコン基板に塗布して原子間力顕微鏡で観察すると、ＣＮＴが網目状になって存在していることがわかる（図９Ａの上の写真参照）。一方、さらに過酸化水素水５００μｌを添加して、シリコン基板に塗布して原子間力顕微鏡で観察すると、紡錘状のＣＮＴフラグメントが分散していることがわかる（図９Ａの下の写真および図９Ｂの写真参照）。紡錘状のＣＮＴフラグメントの構造は明確ではないが、ある程度の長さ（例えば、１μｍ以上）のＣＮＴフラグメントに、より短いＣＮＴフラグメントが凝集していると考えられる。このように、混合酸中で過酸化水素処理をして得たＣＮＴフラグメントの水分散液は、ＣＮＴフラグメントを含んでいるだけではなく、混合酸に分散させただけのＣＮＴ水分散液に比べて分散性が向上している。【００５９】
酸化処理またはラジカル処理して得られた分散液を水で希釈し、希釈物を透析して、０.００１〜０.１ｍｇ／ｍｌの濃度、好ましくは０.０３〜０.０６ｍｇ／ｍｌの濃度のＣＮＴフラグメントの水分散液を得る。【００６０】
カルボキシル基（またはその誘導体）と共有結合する官能基を導入された基板の電極形成予定部位にＣＮＴフラグメントの水分散液および縮合剤を提供すれば、ＣＮＴフラグメントは基板の電極形成予定部位に選択的に共有結合により結合する。ＣＮＴフラグメントの水分散液の提供は、縮合剤を含む水分散液を基板に滴下するか、または縮合剤を含む水分散液に基板を浸漬することにより行われる。混合液のｐＨは中性に調整されていればよく、温度は室温であればよいが、特に限定されない。【００６１】
縮合剤は、分散媒（好ましくは水）に溶解する縮合剤であれば特に限定されない。縮合剤の例には、水溶性カルボジイミド（ＷＳＣ：1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimide）が含まれる。縮合剤の使用量は、ＣＮＴフラグメントのカルボキシル基（またはその誘導体）を基板の官能基に共有結合させうる量であれば特に限定されず、カルボキシル基（またはその誘導体）に対して過剰量であってもよい。ＣＮＴフラグメントに対して複数の異なる比率の縮合剤を用いてＣＮＴフラグメントを基板に結合させ、各比率におけるＣＮＴフラグメントの基板への結合量を原子間力顕微鏡で観察することにより、縮合剤の下限使用量（つまり、当該下限使用量以上の縮合剤を用いても、ＣＮＴフラグメントの結合量が増加しない）を求めることができる。その下限使用量以上の縮合剤を用いて、ＣＮＴフラグメントを基板に結合させればよく、過剰量の縮合剤を用いてもよい。例えば、縮合剤としてＷＳＣを用いる場合には、０.０４ｍｇ／ｍｌのＣＮＴフラグメントの水分散液５００μｌに対し、縮合剤の量を１〜１０ｍｇ、好ましくは１０ｍｇ程度とすればよい。【００６２】
ＣＮＴフラグメントを結合させた後、レジスト膜を除去することが好ましい。このとき、ＣＮＴ−ＦＥＴの性能に影響が出ない範囲であれば、レジスト膜を完全に除去せずに一部残してもよい。基板の電極形成予定部位以外の領域にカルボキシル基のようなアニオン性基を有する樹脂を含むレジスト膜が残っていると、次に提供されるチャネル用のＣＮＴ（カルボキシル基またはその誘導体が導入されている）が基板の電極形成予定部位以外の領域に対して反発するようになるため、基板の電極形成予定部位以外への非選択的結合を低減させることができる。アニオン性基を有する樹脂を含むレジスト膜は、例えばＤＮＱ系ノボラック樹脂が自然光により露光されて水溶液中で加水分解されて形成されうる。【００６３】
図７Ｃは、基板１１０の電極形成予定部位に形成された官能基を有する膜５１０にＣＮＴフラグメント２００を結合させた様子を示す模式図（上：断面図、下：平面図）である。図７Ｄは、ＣＮＴフラグメント２００を結合させた後に、レジスト膜５００を除去した様子を示す模式図（上：断面図、下：平面図）である。【００６４】
（ＣＮＴの提供）
チャネルとなるＣＮＴを、基板の電極形成予定部位に結合したＣＮＴフラグメントに結合させるには、溶液（好ましくは水）に分散されたＣＮＴを基板の電極形成予定部位に提供すればよい。提供されるＣＮＴの長さは、特に限定されないが２μｍ〜１０μｍ程度であればよく、５μｍ〜１０μｍが好ましい。水に分散されるＣＮＴは、親水性化されており、超音波処理により均一に分散されていることが好ましい。親水性化とは、例えば酸処理である。具体的には、硫酸と硝酸の混合酸で処理すればよい。酸処理されたＣＮＴは、カルボキシル基が導入されるなどして水への分散性が高められる。したがって、酸処理されたＣＮＴの提供は、水性溶媒に分散させて行うことが好ましい。水分散液のｐＨは、カルボン酸のｐＫａ（約４）以上であればよく、７〜８にすることが好ましい。【００６５】
ＣＮＴの水分散液におけるＣＮＴの濃度は、０.００１ｍｇ／ｍｌ〜０.１ｍｇ／ｍｌが好ましく、０.０３〜０.０６ｍｇ／ｍｌがより好ましい。ＣＮＴの濃度が０.１ｍｇ／ｍｌよりも高い場合は、ＣＮＴが凝集しやすくなり、水分散液の調製が困難になることがある。一方、ＣＮＴの濃度が０.００１ｍｇ／ｍｌよりも低い場合は、基板にＣＮＴフラグメントを結合させにくいことがある。【００６６】
基板へのＣＮＴの提供は、基板にＣＮＴの水分散液を滴下するか、または基板をＣＮＴの水分散液に浸漬させて行うことが好ましい。基板に滴下された水分散液または基板を浸漬させた水分散液は、そのｐＨを酸性（約４以下）に調整されることが好ましい。酸性に調整されることによって、ＣＮＴの凝集が促進されるので、基板に結合したＣＮＴフラグメントとの固定化も促進されて、ＣＮＴを基板に結合させやすくなる。ｐＨの酸性への調整は塩酸などを用いて行えばよい。【００６７】
提供されたＣＮＴは、基板の電極形成予定部位に結合されたＣＮＴフラグメントとのπ-π相互作用によって、基板の電極形成予定部位に選択的に配置される。配置されたＣＮＴの一部は、ソース電極の形成予定部位とドレイン電極の形成予定部位とを接続する。【００６８】
ＣＮＴを提供した後、電極を形成する前に、基板を洗浄して固定されていないＣＮＴを除去することが好ましい。基板の洗浄は、例えば液中で基板を超音波処理することにより行われる。【００６９】
図７Ｅは、ＣＮＴ２１０を基板１１０の電極形成予定部位に結合したＣＮＴフラグメント２００に結合させた様子を示す模式図（上：断面図、下：平面図）である。図７Ｅにおいて、一部のＣＮＴ２１０は、ソース電極１２０の形成予定部位とドレイン電極１３０の形成予定部位とを接続している。【００７０】
（ii）ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを同時に提供する方法
ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを同時に基板に提供する態様（図８参照）では、ＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴの混合物の水分散液（以下、「混合物水分散液」という）を基板に提供することが好ましい。【００７１】
まず、混合物水分散液を基板に提供する前に、基板のレジスト膜を除去する。このとき、ＣＮＴ−ＦＥＴの性能に影響が出ない範囲であれば、レジスト膜を完全に除去せずに一部残してもよい。基板の電極形成予定部位以外の領域にカルボキシル基のようなアニオン性基を有する樹脂を含むレジスト膜が残っていると、次に提供される混合物水分散液中のＣＮＴフラグメントおよびチャネル用のＣＮＴ（カルボキシル基またはその誘導体が導入されている）が基板の電極形成予定部位以外の領域に対して反発するようになるため、ＣＮＴの基板の電極形成予定部位への結合率を向上させることができる。【００７２】
混合物水分散液は、水系溶媒中にＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴが均一に分散されている分散液であればよい。ＣＮＴフラグメントの長さは、約１.５μｍ以下であることが好ましい。長さの下限は特に限定されないが、約１ｎｍ以上であればよい。ＣＮＴの長さは、特に限定されないが２μｍ〜１０μｍ程度であればよく、５μｍ〜１０μｍが好ましい。また、ＣＮＴフラグメントの表面には、カルボキシル基（またはその誘導体）が導入されていることが好ましい。カルボキシル基（またはその誘導体）が導入されたＣＮＴフラグメントは、水系溶媒に均一に分散させることができ、かつ、カルボキシル基（またはその誘導体）と共有結合する官能基が導入された基板の電極形成予定部位に選択的に結合することができる。【００７３】
混合物水分散液は、前述のＣＮＴフラグメントの水分散液の調製方法およびＣＮＴの水分散液の調製方法に準ずる方法により得られる。例えば、混合物水分散液は、前述の（Ａ）の（ｉ）の態様における、ＣＮＴフラグメントの水分散液とＣＮＴの水分散液とを混合することによって得られる。また、混合物水分散液は、前述の（Ａ）の（ｉ）の態様における処理時間を短くする（例えば、１時間程度）ことにより、一部のＣＮＴのみが切断されるようにすることでも得られる。過酸化水素処理を含む上記調製方法により得られた混合物水分散液では、酸処理のみで得られた水分散液に比べてＣＮＴの分散が安定している。過酸化水素処理することにより生じるＣＮＴフラグメントがＣＮＴの周囲に結合することによるものと考えられるが、そのプロセスは限定されない。上記調製方法により、０.００１〜０.１ｍｇ／ｍｌの濃度、好ましくは０.０３〜０.０６ｍｇ／ｍｌの濃度の混合物水分散液を得る。【００７４】
カルボキシル基（またはその誘導体）と共有結合する官能基を導入された基板の電極形成予定部位に、混合物水分散液と縮合剤とを提供すれば、ＣＮＴフラグメントが電極形成予定部位に選択的に共有結合により結合する。混合物水分散液の提供は、縮合剤を含む混合物水分散液を基板に滴下するか、または混合物水分散液に基板を浸漬することにより行われる。混合液のｐＨは中性に調整されていればよく、温度は室温であればよいが、特に限定されない。縮合剤は、分散媒（好ましくは水）に溶解する縮合剤であれば特に限定されない。例えば前述の（Ａ）の（ｉ）の態様におけるものと同じものを同様に用いればよい。【００７５】
混合物水分散液中のＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴは、基板の電極形成予定部位に結合する。このとき、ＣＮＴの単位表面積あたりのカルボキシル基（またはその誘導体）の数はＣＮＴフラグメントの単位表面積あたりのカルボキシル基（またはその誘導体）の数よりも少ないため、ＣＮＴフラグメントが共有結合により基板の電極形成予定部位に結合し、ＣＮＴは基板の電極形成予定部位に結合されたＣＮＴフラグメント上にπ-π相互作用により選択的に配置されると考えられるが、そのプロセスは限定されない。配置されたＣＮＴの一部は、ソース電極の形成予定部位とドレイン電極の形成予定部位とを接続する。【００７６】
ＣＮＴを提供した後、電極を形成する前に基板を洗浄して、固定されていないＣＮＴを除去することが好ましい。基板の洗浄は、例えば、液中で基板を超音波処理することにより行われる。【００７７】
図８Ｃは、基板１１０の電極形成予定部位に官能基を有する膜５１０を形成した後に、レジスト膜５００を除去した様子を示す模式図（上：断面図、下：平面図）である。図８Ｄは、ＣＮＴフラグメント２００およびＣＮＴ２１０を基板１１０の電極形成予定部位に形成された官能基を有する膜５１０に結合させた様子を示す模式図（上：断面図、下：平面図）である。図８Ｄにおいて、一部のＣＮＴ２１０は、ソース電極１２０の形成予定部位とドレイン電極１３０の形成予定部位とを接続している。【００７８】
（Ｂ）静電的結合によりＣＮＴフラグメントを結合する場合
［基板のレジスト処理］
まず、チャネルが形成される基板を準備する。基板は、前述の通り絶縁基板であることが好ましい。また、準備した基板の電極形成予定部位には、カルボキシル基（またはその誘導体）と静電的に結合しうる官能基が導入されていることが好ましい。基板の電極形成予定部位にＣＮＴフラグメントを結合させるためである。【００７９】
官能基を基板の電極形成予定部位に選択的に導入するため、基板に官能基を導入する前に、基板の電極形成予定部位以外の領域をレジスト膜で保護することが好ましい（図７Ａおよび図８Ａ参照）。レジストの種類は、例えば光照射によりカルボキシル基などのアニオン性基を生成させる樹脂を含むレジストや、アニオン性基を有する樹脂を含むレジストなどであるが特に限定されない。光照射によりカルボキシル基を生成させる樹脂を含むレジストの例には、アルカリ可溶性フェノール樹脂を含むレジストが含まれる。アルカリ可溶性フェノール樹脂を含むレジストは、例えばジアゾナフトキノン（ＤＮＱ）系ノボラック樹脂である。レジストパターン形成法は、例えば、フォトリソグラフィを用いてパターンを現像して、基板の電極形成予定部位以外の領域をレジスト膜で保護すればよいが特に限定されない。レジスト膜の厚さは１μｍ〜３μｍ程度であればよい。【００８０】
［基板への官能基の導入］
前述の通り、基板の電極形成予定部位には、カルボキシル基（またはその誘導体）と静電的に結合しうる官能基が導入されていることが好ましい。カルボキシル基と静電的に結合する官能基は、カチオン性基であれば特に限定されない。カチオン性基の例には、アミノ基が含まれる。【００８１】
電極形成予定部位にアミノ基を導入するには、例えば、前述したように、電極形成予定部位にＡＰＳなどのアミノシランによる膜を形成すればよい（図７Ｂおよび図８Ｂ参照）。膜の厚さは、１ｎｍ〜１μｍ程度であればよい。【００８２】
［ＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴの提供］
（ｉ）ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを別個に提供する方法
ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを別個に基板に提供する態様（図７参照）では、まずＣＮＴフラグメントの水分散液を基板に提供し、次いでＣＮＴを提供するのが好ましい。【００８３】
（ＣＮＴフラグメントの提供）
ＣＮＴフラグメントの水分散液は、前述の（Ａ）の（ｉ）の態様と同様の方法で調製すればよい。例えば、硫酸と硝酸の混合酸に分散されたＣＮＴを過酸化水素処理することで調製すればよい。このようにして得られたＣＮＴフラグメントには、アニオン性のカルボキシル基が導入されている。カルボキシル基が導入されたＣＮＴフラグメントは、水系溶媒中に均一に分散させることができ、かつ、カルボキシル基と静電的に結合する官能基が導入された電極形成予定部位に選択的に結合することができる。【００８４】
カルボキシル基（またはその誘導体）と静電的に結合する官能基を導入された基板の電極形成予定部位にＣＮＴフラグメントの水分散液を提供すれば、ＣＮＴフラグメントは基板の電極形成予定部位に選択的に静電的結合により結合する（図７Ｃ参照）。このとき、縮合剤を用いる必要はない。ＣＮＴフラグメントの水分散液の提供は、ＣＮＴフラグメントの水分散液を基板に滴下するか、またはＣＮＴフラグメントの水分散液に基板を浸漬することにより行われる。ＣＮＴフラグメントの水分散液のｐＨは中性に調整されていればよく、温度は室温であればよいが、特に限定されない。ＣＮＴフラグメントを固定化する段階でカルボキシル基のようなアニオン性基を有する樹脂を含むレジスト膜を用いると、ＣＮＴフラグメントはレジスト膜に対して反発するので、基板の電極形成予定部位以外へのＣＮＴフラグメントの非選択的結合を低減させることができる。【００８５】
ＣＮＴフラグメントを結合させた後、レジスト膜を除去することが好ましい（図７Ｄ参照）。このとき、ＣＮＴ−ＦＥＴの性能に影響が出ない範囲であれば、レジスト膜を完全に除去せずに一部残してもよい。基板の電極形成予定部位以外の領域にカルボキシル基のようなアニオン性基を有する樹脂を含むレジスト膜が残っていると、次に提供されるチャネル用のＣＮＴ（カルボキシル基またはその誘導体が導入されている）が基板の電極形成予定部位以外の領域に対して反発するようになるため、基板の電極形成予定部位以外の領域への非選択的結合を低減させることができる。アニオン性基を有する樹脂を含むレジスト膜は、例えばＤＮＱ系ノボラック樹脂が自然光により露光されて水溶液中で加水分解されて形成されうる。【００８６】
（ＣＮＴの提供）
チャネルとなるＣＮＴを、基板の電極形成予定部位に結合されたＣＮＴフラグメントに結合させるには、溶液に分散されたＣＮＴを基板の電極形成予定部位に提供すればよい。基板へのＣＮＴの提供は、基板にＣＮＴの水分散液を滴下するか、または基板をＣＮＴの水分散液に浸漬させて行うことが好ましい。前述の（Ａ）の（ｉ）の態様と同様に、基板に滴下された水分散液または基板を浸漬させた水分散液は、そのｐＨを酸性（約４以下）に調整されることが好ましい。ＣＮＴの水分散液は、前述の（Ａ）の（ｉ）の態様と同様の方法で調製すればよい。例えば、硫酸と硝酸の混合酸で処理されたＣＮＴを水性溶媒に分散させればよい。【００８７】
提供されたＣＮＴは、基板の電極形成予定部位に結合されたＣＮＴフラグメントとのπ−π相互作用によって、基板の電極形成予定部位に選択的に配置される。配置されたＣＮＴの一部は、ソース電極の形成予定部位とドレイン電極の形成予定部位とを接続する（図７Ｅ参照）。【００８８】
ＣＮＴを提供した後、電極を形成する前に、基板を洗浄して固定されていないＣＮＴを除去することが好ましい。基板の洗浄は、例えば液中で基板を超音波処理することにより行われる。【００８９】
（ii）ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを同時に提供する方法
ＣＮＴフラグメントとＣＮＴを同時に基板に提供する態様では、ＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴの混合物の水分散液（混合物水分散液）を基板に提供するのが好ましい。【００９０】
まず、混合物水分散液を基板に提供する前に、基板のレジスト膜を除去する（図８Ｃ参照）。このとき、ＣＮＴ−ＦＥＴの性能に影響が出ない範囲であれば、レジスト膜を完全に除去せずに一部残してもよい。基板の電極形成予定部位以外の領域にカルボキシル基のようなアニオン性基を有する樹脂を含むレジスト膜が残っていると、次に提供される混合物水分散液中のＣＮＴフラグメントおよびチャネル用のＣＮＴ（カルボキシル基またはその誘導体が導入されている）が基板の電極形成予定部位以外の領域に対して反発するようになるため、基板の電極形成予定部位以外への非選択的結合を低減させることができる。【００９１】
混合物水分散液は、前述の（Ａ）の（ii）の態様と同様の方法で調製すればよい。例えば、混合物水分散液は、前述の（Ａ）の（ｉ）の態様における、ＣＮＴフラグメントの水分散液とＣＮＴの水分散液とを混合することによって得られる。また、混合物水分散液は、前述の（Ａ）の（ｉ）の態様における処理時間を短くする（例えば１時間程度）ことにより、一部のＣＮＴのみが切断されるようにすることでも得られる。このようにして得られたＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴには、アニオン性のカルボキシル基が導入されている。カルボキシル基（またはその誘導体）が導入されたＣＮＴフラグメントは、水系溶媒中に均一に分散させることができ、かつ、カルボキシル基（またはその誘導体）と静電的に結合する官能基が導入された基板の電極形成予定部位に選択的に結合することができる。【００９２】
混合物水分散液の提供は、混合物水分散液を基板に滴下するか、または混合物水分散液に基板を浸漬することにより行われる。このとき、縮合剤を用いる必要はない。混合液のｐＨは中性に調整されていればよく、温度は室温であればよいが、特に限定されない。混合物水分散液中のＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴは、基板の電極形成予定部位に結合する。このとき、単位表面積に対するカルボキシル基（またはその誘導体）の数がＣＮＴとＣＮＴフラグメントとの間で異なるため、ＣＮＴフラグメントが静電的結合により基板の電極形成予定部位に結合し、ＣＮＴは基板の電極形成予定部位に結合されたＣＮＴフラグメント上にπ-π相互作用により選択的に配置されると考えられるが、そのプロセスは限定されない（図８Ｄ参照）。配置されたＣＮＴの一部は、ソース電極の形成予定部位とドレイン電極の形成予定部位とを接続する。【００９３】
ＣＮＴを提供した後、電極を形成する前に、基板を洗浄して固定されていないＣＮＴを除去することが好ましい。基板の洗浄は、例えば液中で基板を超音波処理することにより行われる。【００９４】
「ソース電極およびドレイン電極の形成」
基板上にＣＮＴを固定した後、ソース電極およびドレイン電極を形成する。ソース電極およびドレイン電極をそれぞれの形成予定部位に形成する手段は、特に限定されない。例えば、リソグラフィ法を用いて、ＣＮＴを固定された基板の電極形成予定部位以外の領域をレジスト膜でマスキングし、例えば金、白金、クロムなどの金属や光透過性半導体、ＩＴＯなどを蒸着などにより成膜させ、レジスト膜を除去すればよい。また、クロムを蒸着などにより成膜した後、さらに金を蒸着などにより重層して、二層構造の電極としてもよい。図７Ｆおよび図８Ｅは、ソース電極およびドレイン電極を形成するために、基板１１０の電極形成予定部位以外の領域にレジスト膜５００を形成した様子を示す模式図（上：断面図、下：平面図）である。図７Ｇおよび図８Ｆは、金属などを蒸着などにより成膜してソース電極１２０およびドレイン電極１３０を形成し、レジスト膜５００を除去した様子を示す模式図（上：断面図、下：平面図）である。【００９５】
「ゲート電極の形成」
ゲート電極を形成する手段は特に限定されない。例えば、ソース電極およびドレイン電極と同様に、リソグラフィ法を用いて、ゲート電極の形成予定部位以外の領域をレジスト膜でマスキングし、金属などを蒸着などにより成膜させ、レジスト膜を除去すればよい。また、別個に準備した電極をゲート電極とする場合には、その電極を所望の位置に配置すればよい。図７Ｈおよび図８Ｇは、基板１１０の第二の面（ソース電極１２０およびドレイン電極１３０が形成されていない面）上にゲート電極１５０を形成した様子を示す模式図（断面図）である。【００９６】
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法は、高い確率（ほぼ１００％）でソース電極−ドレイン電極間をＣＮＴで接続することができる（すなわち、チャネルを作製することができる）。したがって、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法は、ＣＮＴ−ＦＥＴ製造の歩留まりを向上させることができる。また、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法は、基板を高温にする必要がないので、耐熱性の低い基板材料（例えば、ガラス）などを採用することができる。【００９７】
なお、上記説明ではソース電極およびドレイン電極の形成予定部位を官能基で修飾するようにしたが、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法ではソース電極およびドレイン電極を官能基で修飾するようにしてもよい。この場合、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板を用意し、ソース電極およびドレイン電極をカルボキシル基（またはその誘導体）と反応する官能基で修飾し、ＣＮＴフラグメントを官能基で修飾したソース電極およびドレイン電極に提供し、ＣＮＴを前記電極に提供すればよい。【００９８】
電極（例えば、金電極）の表面に官能基を導入するには、電極の材質に特異的に反応する官能基（例えば、チオール基）を有する化合物（例えば、アミノアルキルチオール類）で電極表面を処理すればよい。アミノアルキルチオール類には、11-amino-1-undecanthiolが含まれる。【００９９】
ＣＮＴを提供した後（さらに好ましくは洗浄した後）に、既に基板に設けられている電極上に、さらに金属を蒸着して電極を形成することが好ましい。ＣＮＴ提供後にさらに金属を蒸着することにより、適切なソース−ドレイン電流（例えば、０.１〜１.０μＡ程度）がより安定に流れることができる。０.１〜１.０μＡ程度の電流が流れる素子は、水などによる数回の洗浄によっても破損しにくい。【０１００】
３．本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの用途
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、任意の用途に適用することができるが、例えばｐＨセンサやバイオセンサなどに用いることができる。本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、チャネルとなるＣＮＴが多数のカルボキシル基（またはその誘導体）を有するので、従来の製造方法により作製されたＣＮＴ−ＦＥＴよりも効率的に、ＣＮＴの表面を修飾したり、生体分子をＣＮＴに固定したりすることができる。ＣＮＴ−ＦＥＴをセンサに適用する場合、ＣＮＴ表面の修飾やＣＮＴ表面への生体分子の固定化は、センサの感度を向上させる上で重要である。したがって、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、高感度のセンサとして応用することができる。【０１０１】
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴをバイオセンサとして用いる場合は、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴに被検出物質認識分子を結合させることが好ましい。被検出物質の例には、ウイルス、細菌などの微生物、残留農薬などの化学物質、糖質、核酸、アミノ酸、脂質などが含まれる。一方、被検出物質認識分子の例には、抗体、抗原、酵素、受容体、核酸、アプタマー、細胞、微生物などが含まれる。例えば、被検出物質が抗原である場合には、被検出物質認識分子は抗体やアプタマーであり、被検出物質が抗体である場合には、被検出物質認識分子は抗原である。被検出物質認識分子は、被検出物質と反応してソース−ドレイン電流を変化させるように、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴに結合されていることが好ましい。例えば、被検出物質認識分子は、ＣＮＴからなるチャネル、ゲート電極もしくは基板、またはそれらを保護する絶縁性保護膜などに結合されていればよい。【０１０２】
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴを用いたバイオセンサは、共振回路を用いて交流で動作し、被検出物質が被検出物質認識分子に結合することにより生じるソース−ドレイン電流またはソース−ドレイン電圧の変化から、被検出物質を検出することができる。ソース−ドレイン電流またはソース−ドレイン電圧の変化は、例えばＩ−Ｖ特性曲線またはＩ−Ｖｇ特性曲線から確認できる。Ｉ−Ｖ特性曲線とは、ゲート電圧を一定にしたときの、ソース−ドレイン電流とソース−ドレイン電圧の関係を示す曲線であり、Ｉ−Ｖｇ特性曲線とは、ソース−ドレイン電圧を一定にしたときの、ゲート電圧とソース−ドレイン電流の関係を示す曲線である。【０１０３】
また、前述の通り、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴの製造方法では、基板としてガラス基板を用いることができる。透明なガラス基板を用いた本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、メモリ、電気回路、化学センサなどの製品に適用できるだけでなく、生体分子反応または分子間相互作用に関する分子レベルの研究にも適用することができる。例えば、透明なガラス基板を用いた本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、全反射照明蛍光顕微鏡（ＴＩＲＦ）と組み合わせることにより、タンパク質の分子間相互作用、ＤＮＡハイブリダイゼーション、抗原抗体反応などの生体分子の反応に関する視覚的および電気的な情報を同時に得ることができる。
【実施例１】
【０１０４】
実施例１は、ＣＮＴフラグメントを基板上に共有結合で結合させて、ＣＮＴ−ＦＥＴを作製した例を示す。【０１０５】
１．基板の前処理
両面を酸化シリコン膜（膜厚：０.１３５μｍ）で被覆された１ｃｍ２のシリコン基板（シリコン厚：５００μｍ）の片面にフォトリソグラフィでパターンを現像して、ソース電極およびドレイン電極の形成予定部位以外の基板面をレジスト膜（ＯＦＰＲ８００（アルカリ可溶性フェノール樹脂を含むレジスト）、東京応化工業）で保護した（図７Ａ参照）。レジスト膜の厚さは、１μｍとした。レジスト膜を形成した基板上にＡＰＳ（シグマアルドリッチ）の１％水溶液１００μｌを滴下し、４５℃で１５分間反応させた。窒素ガスを吹き付けて溶媒を除去した後、基板を１１５℃で３０分間加熱して、ＡＰＳによる膜を形成した（図７Ｂ参照）。ＡＰＳ膜の厚さは、５ｎｍであった。【０１０６】
２．ＣＮＴフラグメント水分散液の調製
単層ＣＮＴ（Carbon Nanotechnologies, Inc）０.５ｍｇを硫酸３ｍｌおよび硝酸１ｍｌの混合酸に懸濁させ、５分間超音波処理した。処理液に過酸化水素水（５００μｌ）を滴下し、さらに４時間超音波処理した。処理液に水を加えて８ｍｌとし、３ｌの水に対して透析を３回行った（分子分画１０,０００）。透析物に水を加えて１０ｍｌとし、ＣＮＴフラグメントの水分散液とした。ＣＮＴフラグメントの濃度は０.０５ｍｇ／ｍｌであった。【０１０７】
３．ＣＮＴフラグメントの固定
ＣＮＴフラグメントの水分散液１００μｌと、緩衝溶液（１００ｍＭ ＮａＨＣＯ３、ｐＨ８.２６）１００μｌと、縮合剤（１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド）約２.５ｍｇとの混合物を、前処理された基板に４０℃で１５分間かけて滴下し、ＣＮＴフラグメントを基板の電極形成予定部位に結合させた（図７Ｃ参照）。この操作は２回繰り返した。得られた基板をジメチルホルムアミド（N,N-dimethylformamide、関東化学）中で約３０秒間超音波処理してレジスト膜を除去し、さらに１２０℃で６０分間加熱した（図７Ｄ参照）。ＣＮＴフラグメントを固定していない基板で同様の操作をした後、原子間力顕微鏡で表面形状観察したところ、露光部分が凹んでいることが判明した。このことは、露光していないレジスト膜が残っていることを示唆している。【０１０８】
４．ＣＮＴ水分散液の調製
単層ＣＮＴ０.５ｍｇを硫酸３ｍｌおよび硝酸１ｍｌの混合酸に懸濁させ、２時間超音波処理した。処理液に水を加えて８ｍｌとし、３ｌの水に対して透析を３回行った（分子分画１０,０００）。透析物に水を加えてＣＮＴ水分散液（ｐＨ約７）とした。ＣＮＴの濃度は０.０４ｍｇ／ｍｌであった。【０１０９】
５．ＣＮＴの固定
前述のＣＮＴの水分散液にレジスト膜を除去した基板を２５分間浸漬して、ＣＮＴを基板上のＣＮＴフラグメントに結合させた（図７Ｅ参照）。このとき、塩酸を用いてＣＮＴの水分散液のｐＨを約４まで下げた。得られた基板を水で洗浄し、窒素ガスを吹き付けて乾燥させた。【０１１０】
６．ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極の形成
前述の「１．基板の前処理」と同様の手順で、電極形成予定部位（ＡＰＳ膜を電極で完全に覆うために、ＡＰＳ膜より一回り大きくした）以外の基板面をレジスト膜で保護した（図７Ｆ参照）。基板上にチタンを蒸着により成膜して厚さ３０ｎｍのチタン薄膜を形成し、さらにチタン薄膜の上に金を蒸着により成膜して５０ｎｍの金薄膜を形成し、ソース電極およびドレイン電極を形成した（図７Ｇ参照）。得られた基板のソース電極およびドレイン電極が形成されていない面（第二の面）を平滑な金電極に載せた。この金電極をゲート電極とした（図７Ｈ参照）。図１０は、作製したＣＮＴ−ＦＥＴの構成を示す模式図である。図１０に示されるように、ソース電極１２０、ドレイン電極１３０およびチャネル１４０は、基板１１０の第一の面上に配置され、ゲート電極１５０は基板１１０の第二の面上に配置されている。【０１１１】
７．結果
図１１は、作製したＣＮＴ−ＦＥＴのＩ−Ｖｇ特性を示すグラフである。横軸はゲート電圧、縦軸はソース−ドレイン電圧を一定（±１Ｖ）としたときのソース−ドレイン電流である。このグラフから、ゲート電圧が−２０Ｖ〜−５Ｖの領域において、３×１０−６Ａ程度のソース−ドレイン電流が観察されていることがわかる。また、ソース−ドレイン電流はゲート電圧によって制御されていることもわかる。したがって、このＣＮＴ−ＦＥＴはＦＥＴの性質を示すことがわかる。
【実施例２】
【０１１２】
実施例２は、ＣＮＴフラグメントを基板上に静電的結合で結合させて、ＣＮＴ−ＦＥＴを作製した例を示す。【０１１３】
１．基板の前処理
実施例１の「１．基板の前処理」と同様の手順で、基板の前処理を行った（図７Ａおよび図７Ｂ参照）。【０１１４】
２．ＣＮＴフラグメント水分散液の調製
実施例１の「２．ＣＮＴフラグメント水分散液の調製」と同様の手順で、ＣＮＴフラグメントの水分散液を調製した。【０１１５】
３．ＣＮＴフラグメントの固定
前述のＣＮＴフラグメントの水分散液１００μｌを、前処理された基板に４０℃で１５分間かけて滴下し、ＣＮＴフラグメントを基板の電極形成予定部位に結合させた（図７Ｃ参照）。得られた基板をジメチルホルムアミド中で約３０秒間超音波処理してレジスト膜を除去し、さらに１２０℃で６０分間加熱した（図７Ｄ参照）。ＣＮＴフラグメントを固定していない基板で同様の操作をした後、原子間力顕微鏡で表面形状観察したところ、露光部分が凹んでいることが判明した。このことは、露光していないレジスト膜が残っていることを示唆している。【０１１６】
４．ＣＮＴ水分散液の調製
実施例１の「４．ＣＮＴ水分散液の調製」と同様の手順で、ＣＮＴの水分散液を調製した。【０１１７】
５．ＣＮＴの固定
実施例１の「５．ＣＮＴの固定」と同様の手順で、基板上のＣＮＴフラグメントにＣＮＴを固定した（図７Ｅ参照）。【０１１８】
６．ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極の形成
実施例１の「６．ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極の形成」と同様の手順で、各電極を形成した（図７Ｆ〜Ｈ参照）。
【実施例３】
【０１１９】
実施例３は、混合物水分散液を基板上に提供して、ＣＮＴ−ＦＥＴを作製した例を示す。【０１２０】
１．基板の前処理
実施例１の「１．基板の前処理」と同様の手順で、基板の前処理を行った（図８Ａおよび図８Ｂ参照）。その後、前処理した基板を、ジメチルホルムアミド中で約３０秒間超音波処理してレジスト膜を除去し、さらに１２０℃で６０分間加熱した（図８Ｃ参照）。原子間力顕微鏡で表面形状観察したところ、露光部分が凹んでいることが判明した。このことは、露光していないレジスト膜が残っていることを示唆している。【０１２１】
２．混合物水分散液の調製
単層ＣＮＴ５ｍｇを硫酸３ｍｌおよび硝酸１ｍｌの混合酸に懸濁させ、５分間超音波処理した。処理液に過酸化水素水（５００μｌ）を滴下し、さらに１時間超音波処理した。処理液に水を加えて８ｍｌとし、３ｌの水に対して透析を３回行った（分子分画１０,０００）。透析物に水を加えて１０ｍｌとし、ＣＮＴおよびＣＮＴフラグメントの混合物水分散液（ｐＨ約７）とした。混合物（ＣＮＴおよびＣＮＴフラグメント）の濃度は０.５ｍｇ／ｍｌであった。【０１２２】
３．ＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴの固定
前述の混合物水分散液を蒸留水で１００倍に希釈した。希釈した混合物水分散液５０μｌを前処理された基板に滴下し、１０分間静置して、ＣＮＴフラグメントおよびＣＮＴを基板の電極形成予定部位に結合させた（図８Ｄ参照）。その後、基板を水で洗浄し、窒素ガスを吹き付けて乾燥させた。【０１２３】
４．ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極の形成
実施例１の「６．ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極の形成」と同様の手順で、各電極を形成した（図８Ｅ〜Ｇ参照）。【０１２４】
本出願は、２００６年３月３１日出願の特願２００６−１００９５８に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、分散固定化法によりそのチャネルが形成されうるので、従来のＣＮＴ−ＦＥＴと比較して、容易に製造されることができ、かつその製造コストが顕著に低減されうる。もちろん、本発明のＣＮＴ−ＦＥＴは、従来のＣＮＴ−ＦＥＴと同レベル以上の性能を有し、例えばｐＨセンサやバイオセンサとして用いれば、高感度の検出が可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図９】
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