(57)【要約】本発明は、カーボンナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも電気特性を変更するための方法であって、該ナノチューブまたはナノワイヤを式（Ｉ）［式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、（Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）を含む群において選択され、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の少なくとも１つはＨとは異なる］を有する酸へ暴露することを包含する、方法に関する。該ナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも一部は、電界効果トランジスタのチャネル領域であり得る。
2006524172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも電気特性を変更するための方法であって、該ナノチューブまたはナノワイヤを式：
【化１】
2006524172.tif 000005
［式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、（Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）を含む群において選択され、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の少なくとも１つはＨとは異なる］
を有する酸へ暴露することを包含する、方法。
【請求項２】
Ｒ１＝Ｆである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｆである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｆである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも一部が、電界効果トランジスタのチャネル領域である、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ナノチューブまたはナノワイヤが、前記トランジスタが形成された後に、前記暴露へ供される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記トランジスタの少なくとも１つの特性が、前記ナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも電気特性の変更をモニターするために測定される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記トランジスタが、前記酸への暴露をモニターするために使用されるバックゲート電極を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記暴露の完了後に、誘電体層が、前記ナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも一部上にもたらされる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つのトップゲート電極が、前記誘電体層上にもたらされる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記誘電体層が、前記ナノチューブまたはナノワイヤの全表面を被覆する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記暴露後に、前記ナノチューブまたはナノワイヤが、不浸透性層によって被覆される、請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
前記不浸透性層が酸化物層である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記不浸透性層が樹脂層である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記トランジスタが、各々がその上にゲート電極を有するいくつかのゲート絶縁層領域を有し、そして該絶縁層領域間の前記ナノチューブまたはナノワイヤの領域が、前記酸への暴露へ供される、請求項６に記載の方法。
【請求項１６】
前記ナノチューブまたはナノワイヤが、前記暴露へ供される前に、ドープされていない条件にある、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
式：
【化２】
2006524172.tif 000006
［式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、（Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）を含む群において選択され、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の少なくとも１つはＨとは異なる］
を有する酸である吸収された物質を有するＰ型ナノチューブまたはナノワイヤ。
【請求項１８】
Ｒ１＝Ｆである、請求項１７に記載のナノチューブまたはナノワイヤ。
【請求項１９】
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｆである、請求項１８に記載のナノチューブ。
【請求項２０】
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｆである、請求項１９に記載のナノチューブまたはナノワイヤ。
【請求項２１】
前記ナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも一部が、ソース電極、ドレイン電極および少なくとも１つの絶縁されたゲート電極を有する電界効果トランジスタのチャネル領域である、請求項１７〜２０のいずれか１項に記載のナノチューブまたはナノワイヤ。
【請求項２２】
前記トランジスタが前記酸を検出するためのセンサーである、請求項２１に記載のナノチューブまたはナノワイヤ。
【請求項２３】
少なくとも１つの絶縁されたゲート電極が、前記ナノチューブまたはナノワイヤ上に配置されている、請求項２１に記載のナノチューブまたはナノワイヤ。
【請求項２４】
前記ナノチューブまたはナノワイヤのドープされていない領域上に配置され、そして前記酸が吸収されている領域によって隔離されている、複数の絶縁されたゲート電極を備える、請求項２３に記載のナノチューブまたはナノワイヤ。
【請求項２５】
前記絶縁されたゲート電極が、その上に前記ナノチューブまたはナノワイヤが配置されている絶縁領域によって被覆されている基板によって構成されている、請求項２１に記載のナノチューブまたはナノワイヤ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
単一半導電性単層ナノチューブまたはナノワイヤ（a single semiconducting single-wall nanotube or a nanowire）、例えばカーボンナノチューブ（または、これらのチューブのスモールグループ）は、電界効果トランジスタのチャネルとして使用され得る。
【０００２】
カーボンナノチューブは、炭素元素のみから作製される中空シリンダーである。これらの原子は、単一のグラファイトシートだけの六方格子で構成されている。該チューブの直径は、１〜３ｎｍ範囲にあり、一方、その長さは１０ｎｍから数十マイクロメートルである。このチューブは、その原子構造の細部（キラリティー）に依存して、導電性または半導電性であり得る。
【０００３】
全ての単層ナノチューブの中でも、半導電性のもの（該チューブの２／３）は、電界効果トランジスタを製造するために使用され得、ここで、それらは、チャネルとして機能する。このようなデバイスは、２つの主要な技術（およびそれらの派生物）を使用して構築され得る。これら２つの技術は、チューブが合成される様式に依存する。
【０００４】
第一の方法は、グラファイトターゲットのレーザー切断によって（または、２つのグラファイト電極間のアーク放電によって）製造されるチューブを使用する。これらのチューブは、溶媒中に分散されて使用される。トランジスタは、酸化物層（ＳｉＯ２または他の誘電性材料）によって被覆されたシリコンウエハ上に溶液から該チューブを分散することによって作製される。該分散は、無作為であるか、または自己構築プロセス（self-assembly process）によって制御され得る。次いで、ナノチューブの一部が、ソース（SOURCE）およびドレイン（DRAIN）として使用される２つの金属電極に接続される。トランジスタのゲート（GATE）電極は、該チューブの真下にあるか（それは、シリコンウエハ自体であり得る）、または、誘電性材料（ＳｉＯ２、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２．．．）によって被覆されたチューブ上にあるかのいずれかである。第二の方法は、該ウエハ上に直接ＣＶＤ（化学蒸着）により作製されたチューブを使用する。該方法の残りは、ソース、ドレインおよびゲート電極の製造に関するのと同様である。
【０００５】
空気中において使用されるこのようなデバイスは、Ｐ型である。それは、ネガティブゲートバイアス（negative gate bias）を適用することが、該チューブを通る、ホール（電子でない）から構成される電流の調節を可能にすることを意味する。先行技術方法に関わらず、該チューブのドーピングレベルは、それらの合成の間、制御されない。第一方法のチューブは、通常、真性である（ドープされていない、または僅かにドープされている）。第二方法のチューブは、通常、Ｐ−ドープされている（ホールでドープされている）。
【０００６】
しかし、ナノチューブベースまたはナノワイヤベースのトランジスタは、ナノエレクトロニクスにおける将来の用途（例えば、プロセッサー用のロジックゲート、メモリおよび／またはセンサー）について重要なポテンシャルを有していると考えられる。
【０００７】
ロジックゲートおよびメモリセルのために、ドーピングの十分な制御が、高品質のパフォーマンスおよび再現性を得るために重要である。
【０００８】
当該分野の技術水準は、以下の通りである：
ａ）ドーピング
トランジスタを形成するために接続されるカーボンナノチューブを考慮して、以下が可能である：
−それをＮＯ２（またはＮＨ３）へ暴露することによって、制御された様式で、それをｐ型（またはｎ型）にドープする（J. KONG et al. “Natotube Molecular Wires as Chemical Sensors” Science n° 287, 28 Jan. 2000, pages 622 - 625を参照のこと）。
【０００９】
−ヨウ素または臭素蒸気を使用して、非制御の様式で、それをｐ型にドープする。この方法は、“マット（mats）”（複雑なナノチューブから作製された嵩高い材料）については実証されたが、トランジスタ形状においては実証されていない（R. LEE et al. Nature 388, pages 255 - 256 (1997) および A. M RAO et al. Nature 388, pages 257 ss (1997)を参照のこと）。
【００１０】
−真空下でのアルカリ金属（典型的に、カリウム）堆積を使用して、制御された様式で、それをｎ型にドープする（BOCKRATH et al. Physical Review B61 R10606 (2000)を参照のこと）。
【００１１】
−トランジスタをポリマー溶液（ポリエチレンイミド）に浸漬することによって（M. SHIM et al. Journal of American Chemical Society 123, 11512 (2001)を参照のこと）、あるいはブチルアミンまたはＡＰＴＥＳ蒸気へそれを暴露することによって（J. KONG et al. “Full and Modulated Chemical Gating of Individual Carbon Nanotubes by Organic Amin Compounds” Journal of the American Chemical Society 2890-2893 (2001)を参照のこと）、“いくらか”制御された様式で、それをｎ型にドープする。
【００１２】
−トランジスタを真空中に配置することによって、制御された様式で、天然ｐ型ドーピングを減少させる（COLLINS et al. Science 287, 1801 (2000) : “Extreme Oxygen Sensitivity of Electronic Properties of Carbon Nanotubes”を参照のこと）。実際に、酸素は、ナノチューブトランジスタのｐ型特性を一部担っている。しかし、酸素は、初期ｐ型ドーピングレベルを改善するために使用され得ず、何故ならば、初期状態は、既に、酸素の最大効果に対応しているからである。
【００１３】
これら全ての例において、ドーピングは、閾電圧の変更および最大オン電流（maximum on-state current）の増加を誘発する。
【００１４】
にもかかわらず、所定のゲート酸化物厚みについて、２つの重要なパラメータ（トランスコンダクタンスおよび閾下スロープ（subthreshold slope））に関してｐ型トランジスタのパフォーマンスを改善するための先行技術は、知られていない。
【００１５】
以前の研究は、カーボンナノチューブトランジスタはそれらの環境（気体または液体）に対して非常に敏感であることを示している。この感受性は、センサーを製造するために使用され得る。この場合、それが検出される少量のプロダクトへ暴露される場合のデバイスの電気特性の変更が使用される。これは、以下の参考文献において示されている：
−上記で引用された文献“Nanotube Molecular Wires as Chemical Sensors” by J. KONG et al. pages 622 - 625, Science vol. 287 - Jan. 2000).
−文献“Toward Large Arrays of Multiplex Functionalized Carbon Nanotube Sensors for Highly Sensitive and Selective Molecular Detection”, 2003年発行, P. QIら(American Chemical Soc n°10.1021).
−US 6 528 020 (DAI) “Carbon nanotube devices”, 2003年3月4日特許付与。
【００１６】
−US特許出願“Nanosensors” 2002/0117659 (LIEBER), 2002年8月29日公開。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の第一の目的は、制御された条件を提供する傾向にある、カーボンナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも１つの電気特性を変更する方法である。
【００１８】
本発明の別の目的は、それを含むトランジスタの電気的パフォーマンスを改善する方法である。
【００１９】
本発明の別の目的は、該ナノチューブまたはナノワイヤが該トランジスタのチャネル領域のために使用された場合に、改善されたトランスコンダクタンス（transconductance）を有するトランジスタへと導くナノチューブまたはナノワイヤを製造する方法である。
【００２０】
本発明の別の目的は、該ナノチューブまたはナノワイヤが該トランジスタのチャネル領域として使用される場合に、改善された閾下スロープ（sub-threshold slope）を有するトランジスタへと導く方法である。
【００２１】
本発明の別の目的は、ナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも電気特性を変更する方法であって、該変更は、保護工程と合う時間枠（典型的に、数分）の間空気中で安定である。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的の少なくとも１つは、ナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも電気特性を変更するための方法であって、該ナノチューブまたはナノワイヤを式：
【００２３】
【化１】
2006524172.tif 000003
【００２４】
［式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、（Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）を含む群において選択され、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の少なくとも１つはＨとは異なり、酢酸を除く］
を有する酸へ暴露することを包含する、方法によって満たされる。
【００２５】
変形において、Ｒ１＝Ｆ（モノフルオロ酢酸）またはＲ１＝Ｒ２＝Ｆ（ジフルオロ酢酸）。
【００２６】
好ましい実施形態によれば、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｆ（トリフルオロ酢酸  ＴＦＡ）。
【００２７】
該ナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも一部は、電界効果トランジスタのチャネル領域であり得る。該トランジスタが形成された後に、該ナノチューブまたはナノワイヤを該暴露へ供することが好ましい。
【００２８】
変形によれば、トランジスタの少なくとも１つの特性は、該酸への該トランジスタ（またはトランジスタのグループ）の暴露をモニターするために、該酸への暴露の間、（例えば、バックゲート電極（back gate electrode）を使用することによって）測定される。
【００２９】
該暴露の完了後に、誘電体層が、該ナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも一部上にもたらされ得る。最終のトランジスタがバックゲート電極を使用する場合、該保護層は、単に該誘電体層であり得る。しかし、最終のトランジスタは、少なくともトップゲート電極（top gate electrode）と共に作動し得る。その目的のために、少なくとも１つのトップゲート電極が、該誘電体層上にもたらされ得る。
【００３０】
好ましくは、そのままで使用されるトランジスタについて、該誘電体層は、該ナノチューブまたはナノワイヤの全表面を被覆し、これは、該ナノチューブまたはナノワイヤを保護するためのバリア層として機能する。トップゲートはまた、該保護に寄与する。あるいは、トランジスタがセンサーとして使用される場合、該誘電体層は、該ナノチューブまたはナノワイヤの一部（例えば、大部分）を露出させ（uncovers）、その感知機能について好適である該ナノチューブまたはナノワイヤチューブの領域を周囲雰囲気に接触させる。この場合においても、該保護が、絶縁層によって、または絶縁層およびトップゲート電極によって、該チューブまたはワイヤの一部上において得られる。
【００３１】
本発明はまた、吸収された物質が
【００３２】
【化２】
2006524172.tif 000004
【００３３】
［式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、（Ｈ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）を含む群において選択され、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３の少なくとも１つはＨとは異なる］
である、ｐ型ナノチューブまたはナノワイヤに関する。該ナノチューブまたはナノワイヤの少なくとも一部は、ソース電極、ドレイン電極および少なくとも１つの絶縁されたゲート電極を有する電界効果トランジスタのチャネル領域であり得る。
【００３４】
本発明は、図面と共に、以下の説明によってよりよく理解される。
【００３５】
本明細書において、用語ナノチューブまたはナノワイヤは、電界効果トランジスタのチャネル領域として使用され得る、あるいは少なくともその長さの一部がそのためのチャネル領域として使用され得る、ナノコンポーネントを指すことを意味する。
【００３６】
該方法は、２つの上記に示す技術の１つに従ってナノチューブまたはナノワイヤトランジスタを製造し、そしてそれを酸蒸気へ暴露して少なくとも１つの電気特性を変更することに基づく。使用される酸は、以下の１つであり得る：ＴＦＡトリフルオロ酢酸（ＣＦ３ＣＯＯＨ）、ジフルオロ酢酸、モノフルオロ酢酸、あるいは１またはそれ以上のフッ素原子が、塩素、臭素またはヨウ素の１つによって置換されている同一のもの。酢酸（ハロゲン原子を有さない）は、要求される効果を与えない。該レベルは、以下に説明されるように、該プロダクトの暴露を制御することによって正確に調節され得る。
【００３７】
本方法は、新規のクラスの化合物（酸）での暴露のレベルの正確な制御を可能にする。この暴露は、トランジスタの１またはそれ以上の電気特性（特に、トランスコンダクタンスおよび／または閾下スロープ）の顕著な改善へと導く。暴露されたナノチューブまたはナノワイヤはまた、（例えば、ＳｉＯ２堆積による、または樹脂のコーティングによる）キャッピング（capping）（保護）工程と合う時間枠の間、空気中で安定である。
【００３８】
図１において、トランジスタは、誘電体層２（例えばＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３）によって支持されているナノチューブ１の長軸末端７、８へ各々接続されたソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｄを有している。高度にドープされたＳｉ基板１０（ＳｉＯ２バックゲート酸化物の場合）またはアルミニウムフィルム（Ａｌ２Ｏ３バックゲート酸化物の場合）が、バックゲート電極として使用される。
【００３９】
図２において、トランジスタはまた、誘電体層３（例えば、ＳｉＯ２で作製）を備える。この実施形態において、誘電体層３は、ナノチューブ１の見かけの表面の全てを被覆しており、そしてトップゲート電極４によってその表面の少なくとも一部上に提供されている。
【００４０】
図３において、ナノチューブは、その側面の一部を被覆している誘電体層３’が提供され、そしてその上に、トップゲート電極５が堆積されている。この実施形態において、該ナノチューブの表面の一部９は、絶縁層によって被覆されていない。
【００４１】
図４に示されるように、隔離された絶縁領域３１．．．３ｎ上にいくつかのゲート電極４１、４２．．．４ｎが存在し得、該ナノチューブの被覆されていない（uncovered）領域６を残す（例えば、ｎ＝５）。ナノチューブ１がドープされていない型のものである場合、これらの領域６は絶縁性であり、そして該酸への暴露へ供され得る。
【００４２】
マルチゲートナノチューブトランジスタ（multi-gate nanotube transistor）が、A. JAVEY “High-k dielectrics for advanced carbon nanotube transistors and logic gates “Nature Materials 1, 241 (2002)から公知であることに注意する。
【００４３】
１またはそれ以上のトップゲート電極を備える、図２〜４の実施形態において、該酸へナノチューブを暴露する工程は、誘電体層３の堆積の前に行われ得る。
【００４４】
誘電体層３が、該酸へ暴露されたナノチューブの全表面を被覆する場合、デバイスは、周囲空気から保護され、このことは、ナノチューブを保護しそして経時におけるその電気的パフォーマンスの維持に寄与する。
【００４５】
図５ａは、それぞれ、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）への暴露前（曲線Ｉ）、第一レベルのＴＦＡ酸への暴露後（曲線ＩＩ）および第二レベルのＴＦＡへの暴露後の、ゲート−ソース電圧Ｖｇｓの関数（片対数スケール）としてのドレイン電流Ｉｄの電気特性を示す。
【００４６】
図５ｂは、両軸における線形スケールでの同一の曲線を示す。
【００４７】
図５ａおよび５ｂは、ＴＦＡ蒸気への暴露前および２つの異なるドーズ（doses）後のナノチューブトランジスタの電気特性の展開を示している。暴露は空気中で行われ、そして特別な装置（真空チャンバ．．．）を必要としない。出発トランジスタ（曲線Ｉ）は、“通常オフ”（Ｖｇｓ＝０で電流が流れていない）である。その閾値電圧はネガティブである。上述の酸への暴露後、Ｖｇｓ＝０での電流レベルは非常に重要であり得、デバイスは停止しない（曲線ＩＩＩ）。しかし中間ドーズについて、電気特性は、広い範囲で連続的に調節され得る。曲線ＩＩは、中間ドーズの例である。トランジスタの質を評価するために使用されるパラメータの中でも、最も重要である２つは、トランスコンダクタンス（ｇｍ）および閾下スロープ（Ｓ）である。それらは、それぞれ、ＯＮ−およびＯＦＦ−状態において、ゲート電圧の調節に対するトランジスタの応答を特徴付ける。これら２つのパラメータは、ロジックまたは高周波適用（logic or high frequency application）について特に重要である。図５ａおよび５ｂは、ＴＦＡ蒸気への暴露が、これら２つのパラメータの重要な改善を誘発することを明確に示しており、何故ならば、曲線ＩＩのｇｍ２は、曲線Ｉのｇｍ１よりも顕著に高く、そして曲線ＩＩのＳ２は、曲線ＩのＳ１よりも顕著に高いからである。該酸への過剰暴露で、ｇｍは増加しないが、閾下スロープは、図５ａの曲線ＩＩＩが示すように、悪影響を受ける。
【００４８】
ソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｄ間の該チューブの全長を暴露することは、重要なパフォーマンス改善を誘発する。チューブの１のみまたはそれ以上のこのようなセクションを選択的に暴露することが、十分であり得る：ソースおよびドレインコンタクト（contacts）付近に配置されたセクション（または、ソースコンタクト付近のセクションのみ）。これは、特に、使用されるナノチューブまたはナノワイヤがレーザー切断（またはアーク放電）によって製造されている場合に、真実である。実際に、これらのチューブまたはワイヤは天然にはドープされておらず、ショットキーバリアが、ナノチューブ−金属界面で形成される。これらのバリアは、パフォーマンスを制限する。所定の酸への局所暴露の使用は、これらのバリアの薄層化および／または低下、そして従ってパフォーマンスの増加を誘発する。
【００４９】
実際に、この暴露は、チューブの中央部分が酸と接触することを防止するための任意のタイプの保護（例えば、リソグラフィーレジストまたはハードマスク）を使用することによって、図１のジオメトリーで実現され得る。より自然には、それは、図４のジオメトリーを使用して行われ得る。このジオメトリーにおいて、トップゲート２および誘電体層３は、チューブの中央部分のみを被覆し、コンタクト付近のセクションを酸と接触可能に残す。
【００５０】
図４におけるように単一のチューブまたはワイヤ１の上にいくつかのゲート電極４１……４ｎが存在する場合を考慮する。このタイプの構造は、天然にはドープされていない（naturally undoped）チューブまたはワイヤについて機能せず、何故ならば、トップゲート電極によって被覆されていないチューブのセクションは、絶縁性であるからである。このような構造をレーザー切断またはアーク放電によって作製されたナノチューブについて機能させるために、保護されていないセクションの制御された暴露が、トランジスタとしての好適な作動を得るために行われなければならない。
【００５１】
このマルチゲート構造は、ＣＶＤ成長されたナノチューブについて実証されている（上記で引用したH. JAVEYらによる文献を参照のこと）。これらのチューブは、それらの合成の間に、（非制御様式で）ｐ−ドープされる。それは、これらのワイヤがそれらの成長の間に制御的にドープされ得るという事実を利用して、半導体ナノワイヤについても実証された。しかし、この構造は、天然にはドープされていないチューブ（これは、最も一般的なチューブである）について使用することができない。この場合、該酸への合成後暴露が、マルチゲート電界効果トランジスタとして好適な構造を作製するために必要とされる特性を得るために行われ得る。更に、天然にドープされているナノチューブまたはナノワイヤが使用される場合であっても、該酸への暴露は、既に作動可能なマルチゲート構造の質を改善する傾向にある。それは、実際に、この場合、天然のドーピングレベルによって与えられる出発点付近の電気特性の細かい調節を可能にする。
【００５２】
チューブのセクションの頂部におけるゲートは、暴露の効果から、被覆されたセクションを保護する。しかし、この点は重要ではなく、何故ならば、（被覆されていない部分のみの代わりに）全チューブがドープされたとしても、該構造は機能するからである（上記のH. JAVEYらによる文献を参照のこと）。それでも、パフォーマンスは、ドーピングが被覆された部分に影響を与えない場合によりよくあるべきであり、何故ならば、ドープされていない半導体は、ゲート電界に対してより容易に反応するからである（より低いゲートバイアスが、次いで必要となる）。
【００５３】
オープンジオメトリーのナノチューブトランジスタ（図１）は、少用量のドーピングガス（特に、ＴＦＡ）に対して非常に敏感である。この敏感性は、ガスセンサーを製造するために使用され得る。この場合、トランジスタの電気特性の修飾は、検出することを望むガス（この場合、ＴＦＡ）への暴露レベルの指標として使用される。
【００５４】
上記の説明において、プロセスは、規定のファミリーの酸へナノチューブまたはナノワイヤを暴露する（exposing）として示された。用語“ドーピング（doping）”は、以下の理由のために、意図的に避けた。
【００５５】
ほとんどのナノチューブトランジスタ（特に、天然にはドープされていないチューブを用いて製造されたもの）は、ショットキーバリアトランジスタとして作動し、即ち、ソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｄの金属間のコンタクトは、抵抗性（ohmic）でなく、そしてゲート電圧は、ソースおよびドレインのショットキーバリアの幅を調節する。これは、該バリアを介してのトンネル効果によって、電極からナノチューブへのキャリアのインジェクションを許容または阻止する。
【００５６】
第一の解釈は、酸がナノチューブ上に吸収されそしてナノチューブの電子を受容し、これは従来のｐ型ドーピングの効果に対応するということである。この解釈は、トランジスタのオペレーションはそれが任意のゲート電圧で導電性である場合に得られ得るという事実によって支持される。
【００５７】
規定される酸への暴露の効果の第二の解釈は、それがホールのインジェクションを改善するということである。パラメータＳの改善は、ホールのインジェクションについてのバリアの高さが、該酸への暴露後に低下されるということを示す。このような効果と該酸の分子（少なくともハロゲン原子を含む）の非常に極性である性質との間に相関関係が存在する。ナノチューブと金属層との間の界面での吸収によって、該酸の分子は、電極からナノチューブへのホールの抽出を助け得る。
【００５８】
第三の解釈は、該酸の分子はチューブおよび電極の両方において吸収され、上述した効果の両方が当てはまるということである。
【００５９】
ナノチューブの一部が絶縁層によって被覆されていないままである図４のマルチゲート実施形態において、唯一の条件は、ゲート下にはない領域が絶縁性でないということである。図５ａおよび５ｂの曲線ＩＩＩにおけるように、高レベルの暴露（または“過剰暴露（overexposure）”）は、ナノチューブのこれらの被覆されていない領域６へ首尾よく適用され得る。
【００６０】
酸へナノチューブまたはナノワイヤを暴露するための条件は、重要ではない。該プロセスは、トランジスタ上のナノチューブを純粋な液体酸の表面の上に単に配置することによって、室温で行われ得る。
【００６１】
ＴＦＡについて、蒸気圧は、室温（２０℃）で１４０ｍｂａｒであり、これは、該液体酸の表面の真上で、空気および酸の混合物が、高濃度の酸を有することを確実にする。
【００６２】
暴露は、図５ａおよび／または５ｂの曲線を連続的に発生させることによって容易にモニターされ得る。曲線ＩＩＩのような曲線が達成されるまで、酸蒸気への暴露を進め、そしてその後、曲線５ａおよび／または５ｂを依然としてモニターしながら、ナノチューブを周囲温度で空気へ暴露させて酸を脱着させることが、なお可能である。
【００６３】
曲線ＩＩＩの過剰暴露状態および曲線ＩＩにおけるような作動状態の間の脱着速度は、周囲空気の新たなフラックスにおいて数分程度から、ナノチューブ周囲の空気の認識可能な更新無しで約３０分超までである。最適な状態は、最大電流（“ＯＮ”状態）および最小電流（“ＯＦＦ”状態）の間の割合、スロープＳおよびトランスコンダクタンスｇが最大であるトランジスタに対応する。
【００６４】
トランジスタが非常に良好なまたは良好なパフォーマンスを有する最適状態付近には相当な範囲が存在し、その結果、特定のタイプのナノチューブについて暴露条件を決定するために、実用的な困難性は存在しない。
【００６５】
ナノチューブはまた、制限された体積で、中性ガス（Ｎ２、Ａｒ、．．．）および酸（例えば、ＴＦＡ）の蒸気の混合物へ暴露され得る。約１％の濃度のＴＦＡが、十分な暴露を確実にするに良好な値である。
【００６６】
本発明の方法は、カーボンナノチューブに関して記載されたが、トランジスタのチャネル領域として使用される、他のタイプのナノチューブ（例えば、窒化ホウ素ナノチューブ）およびまたナノワイヤ（例えば、ＩＩＩ−Ｖ化合物に基づくシリシウムナノワイヤ）にも適用される。
【００６７】
技術水準のトランジスタは、表面上に水平に配置されるナノチューブを有する。本プロセスは、特定のジオメトリーに限定されない。
【００６８】
ナノチューブまたはナノワイヤを酸へ暴露する様式はまた、該酸の希釈溶液中での浸漬であり得る。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１〜４は、本発明に従うナノチューブまたはナノワイヤを備えるトランジスタの種々の実施形態を示し、図１〜３は側面図であり、そして図４は上面図である。
【図２】図１〜４は、本発明に従うナノチューブまたはナノワイヤを備えるトランジスタの種々の実施形態を示し、図１〜３は側面図であり、そして図４は上面図である。
【図３】図１〜４は、本発明に従うナノチューブまたはナノワイヤを備えるトランジスタの種々の実施形態を示し、図１〜３は側面図であり、そして図４は上面図である。
【図４】図１〜４は、本発明に従うナノチューブまたはナノワイヤを備えるトランジスタの種々の実施形態を示し、図１〜３は側面図であり、そして図４は上面図である。
【図５】図５ａおよび５ｂは、所定の酸への暴露のレベルに従う、該トランジスタの電気特性の変更を示す曲線を表す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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