JP3682057B1 - ナノチューブの位置制御方法、ナノチューブ位置制御用流路パターン及びナノチューブを用いた電子素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 対向する電極3a、3b上に、上記電極の対向方向に沿って流路5aを設けた流路パターン5を載置し、カーボンナノチューブ7を分散させた溶媒を上記流路に案内させて一方向に流し、上記溶媒を乾燥後上記流路パターン5を上記電極から剥離することによりナノチューブ7を位置制御する。隣接する上記電極間の間隔Mと隣接する上記流路間の間隔Nとの間に一定の関係を設ける。流路パターン5は対向する電極上に載置されるフィルム状材からなり、上記電極の対向方向に沿って多数の流路を設ける。上記各流路は一定の間隔で平行に形成され、隣接する流路間の間隔Nが隣接する上記電極間の間隔Mと一定の関係を有する。上記フィルム状材の端部にはカーボンナノチューブ7を分散させた溶媒を付与される液溜部5b、5cを設け、上記液溜部と上記各流路とを連通する。
【選択図】図1
Description
また、上記流路が直線状に形成されること、上記ナノチューブがカーボンナノチューブであること、隣接する上記電極間の間隔と隣接する上記流路間の間隔との間に一定の関係があることを特徴とする。これは、隣接する上記電極間の間隔を隣接する上記流路間の間隔に比し小とすること、隣接する上記電極間の間隔を隣接する上記流路間の間隔に比し大とすること、隣接する上記電極間の間隔と隣接する上記流路間の間隔とが等しいことを特徴とする。また、上記流路の入り口を上記流路に比し大とすること、上記電極が円形に形成された干渉防止部に設けられること、隣接する上記電極が洩れ防止路により連結されること、上記電極と統合電極の間にヒューズ用細線を設けることを特徴とする。
また本願発明は、対向して多数設けた電極を備えた基板上に載置されるフィルム状材からなり、上記電極の対向方向に沿って多数の流路を設け、上記各流路は一定の間隔で平行に形成されるとともに、上記電極と上記流路にてトンネル状の流路が形成されるよう、隣接する流路間の間隔が隣接する上記電極間の間隔と一定の関係を有し、上記フィルム状材の端部にナノチューブを分散させた溶媒を付与される液溜部を設け、上記液溜部と上記各流路とを連通し単電子としてのナノチューブを導入することを特徴とするナノチューブ位置制御用流路パターンを供する。
また上記したナノチューブ位置制御用流路パターンは、上記流路が直線状に形成されること、隣接する上記流路間の間隔を隣接する上記電極間の間隔に比し大とすること、隣接する上記流路間の間隔を隣接する上記電極間の間隔に比し小とすること、隣接する上記流路間の間隔と隣接する上記電極間の間隔とが等しいこと、上記流路の入り口を上記流路に比し大とすること、上記フィルム状材がシリコンゴムからなることを特徴とする。
さらに本願発明は、基板と、該基板上に対向して設けられる多数の電極と、上記電極間に非交差状態で架橋された単電子ナノチューブとからなり、上記単電子ナノチューブは溶媒に分散された状態で上記電極上に剥離可能に置かれた流路パターンの流路に案内されて一の電極から他の電極に供されることを特徴とするナノチューブを用いた電子素子を供する。
<1>基板洗浄
シリコン基板はアセトン溶液に浸して超音波により5分間洗浄後、上記溶液から取り出し、窒素ガスにて基板1上の上記溶液を吹きとばす。次いで上記基板1をエタノール溶液に浸して超音波により5分間洗浄後、上記溶液から取り出し、窒素ガスにて基板1上の上記溶液を吹きとばす。
真空蒸着装置に<1>のシリコン基板をセットし、真空引きする。この条件は、温度:室温、真空度:10×e−6torr、蒸着源:アルミニウム(Al)又は金(Au)、膜厚:3000Åである。蒸着源をヒータで加熱し、基板1に金属薄膜を蒸着させる。所定の膜厚となったら蒸着終了とし、チャンバーを大気に戻し、基板1を取り出す。
<2>の基板1をスピナーの基板ホルダにセットし、基板ホルダをポンプで吸引する。次いで上記基板1に適宜の感光性材料からなるレジスト(図示省略)を適量塗布した後、始めは低速(600回転/秒)で約5秒、続けて高速(5000回転/秒)で約90秒回転する。終了後基板1を基板ホルダから取り出す。
レジストを塗布した<3>の基板1を、オーブンで180℃×20分間程度加熱し、レジストを硬化させる。
<4>の基板1を電子線描画装置(図示省略)のステージにセットし、真空引きする。フォーカスをレジスト表面に合わせ、予め設定したパターンを描画する。終了後チャンバーを大気に戻し、基板1を取り出す。
パターンを描画した<5>の基板1を現像液に約3分30秒浸して現像する。基板1を現像液から取り出し、基板1上に残った現像液をブロアーで吹き飛ばす。次いで上記基板1をリンス液に約15秒浸漬後、取り出して基板1上に残ったリンス液をブロアーで吹き飛ばす。
<6>の基板1を酸性の液に浸漬し、ウェットエッチングを行なう。酸性の液としては、例えばリン酸1ml、純水98mlとし、浸漬条件は温度:約30℃、時間:約60秒とする。終了後、純水に浸して酸性液を基板1から取り除く。
<7>工程終了後、基板1をレジスト剥離液(例えば3−ペンタノン)に約10分間浸漬し、レジストを剥離する。終了後、ブロアーで剥離液を飛ばした後、エタノール液に浸す。その後、エタノール液から取り出し、自然乾燥させる。かくして基板1上にアルミニウムAlからなる多数の電極3a、3bが形成される。
<9>流路のパターン描画
流路パターン基板を電子線描画装置(図示省略)にかけ、予め設計した流路のパターンを描画する。
(1)と同様にして現像・リンス及びウェットエッチング工程後、上記流路パターン基板上にシリコンゴム(PDMS)を適量塗布する。シリコンゴムには硬化剤を予め混合しておく。上記流路パターン基板をホットプレートにて110℃×約6分シリコンゴムを硬化させる。次いで上記シリコンゴムを流路パターン基板から剥離し、流路パターン5を作成する。流路パターン5は流路5aの高さHが例えば1μmより小の程度が通常である。
<11>配線
上記(1)工程により作成された基板1の電極に配線する。配線10は、多数の電極3a、3bに1つひとつするのではなく、電源が接続される統合電極4a、4bに銀ペースト11にて付ける。
工程(1)にて作成した基板1の多数の電極3a、3b上に、工程(2)にて作成した流路パターン5を載置する。この載置は、シリコンゴムの有する吸着力により、多数の電極3a、3b上に隙間なく密着する。
電極4a、4b間に電圧印可後、カーボンナノチューブが分散したジクロロエタン溶液を液溜部5bに付与する。このときの条件は次の通りである。
気圧:大気圧(1気圧)
温度:室温(23℃)
印加電圧:直流0.01V以下
接続抵抗:200kΩ 直列
溶液の量:約0.01ml
液溜部5bに供給された溶媒中のナノチューブ7は電極3a、3b間の電界によって電気泳動され架橋する。溶液乾燥後、流路パターン5を基板1から剥離する。かくしてナノチューブ7の位置制御が終了する。
20μm/(20μm−19.5μm)=40
となるので、40回に1回必ず一致する。これはM<Nの場合にも適用できる原理である。そしてM、Nの数値は製造技術の進歩により非常に接近することを可能とし、近似値となる程ナノチューブ7の位置制御の歩留まりが大となる。理論的にはM=Nの場合もあり得、このときは歩留まり100%となる。
2 干渉防止部
3a、3b 電極
4a、4b 統合電極
5 流路パターン
5a 流路
5b 液溜部
5c 液溜部
5d 入口
6 洩れ防止路
7 ナノチューブ
9 ヒューズ用細線
10 配線
11 銀ペースト
Claims (19)
- 対向して多数設けられた電極を備えた基板上に、上記電極の対向する方向に沿って多数の流路を設けた流路パターンを載置し、上記電極と上記流路にて形成されたトンネル状の流路内にナノチューブを分散させた溶媒を案内させて一方向に流し、単電子としてのナノチューブを対向する電極間に次々に架橋させ、上記溶媒を乾燥後上記流路パターンを上記基板から剥離することを特徴とするナノチューブの位置制御方法。
- 上記流路が直線状に形成されることを特徴とする請求項1記載のナノチューブの位置制御方法。
- 上記ナノチューブがカーボンナノチューブであることを特徴とする請求項1記載のナノチューブの位置制御方法。
- 隣接する上記電極間の間隔と隣接する上記流路間の間隔との間に一定の関係があることを特徴とする請求項1記載のナノチューブの位置制御方法。
- 隣接する上記電極間の間隔を隣接する上記流路間の間隔に比し小とすることを特徴とする請求項4記載のナノチューブの位置制御方法。
- 隣接する上記電極間の間隔を隣接する上記流路間の間隔に比し大とすることを特徴とする請求項4記載のナノチューブの位置制御方法。
- 隣接する上記電極間の間隔と隣接する上記流路間の間隔とが等しいことを特徴とする請求項4記載のナノチューブの位置制御方法。
- 上記流路の入り口を上記流路に比し大とすることを特徴とする請求項1記載のナノチューブの位置制御方法。
- 上記電極が円形に形成された干渉防止部に設けられることを特徴とする請求項1記載のナノチューブの位置制御方法。
- 隣接する上記電極が洩れ防止路により連結されることを特徴とする請求項1記載のナノチューブの位置制御方法。
- 上記電極と統合電極の間にヒューズ用細線を設けることを特徴とする請求項1記載のナノチューブの位置制御方法。
- 対向して多数設けた電極を備えた基板上に載置されるフィルム状材からなり、上記電極の対向方向に沿って多数の流路を設け、上記各流路は一定の間隔で平行に形成されるとともに、上記電極と上記流路にてトンネル状の流路が形成されるよう、隣接する流路間の間隔が隣接する上記電極間の間隔と一定の関係を有し、上記フィルム状材の端部にナノチューブを分散させた溶媒を付与される液溜部を設け、上記液溜部と上記各流路とを連通し単電子としてのナノチューブを導入することを特徴とするナノチューブ位置制御用流路パターン。
- 上記流路が直線状に形成されることを特徴とする請求項12記載のナノチューブ位置制御用流路パターン。
- 隣接する上記流路間の間隔を隣接する上記電極間の間隔に比し大とすることを特徴とする請求項12記載のナノチューブ位置制御用流路パターン。
- 隣接する上記流路間の間隔を隣接する上記電極間の間隔に比し小とすることを特徴とする請求項12記載のナノチューブ位置制御用流路パターン。
- 隣接する上記流路間の間隔と隣接する上記電極間の間隔とが等しいことを特徴とする請求項12記載のナノチューブ位置制御用流路パターン。
- 上記流路の入り口を上記流路に比し大とすることを特徴とする請求項12記載のナノチューブ位置制御用流路パターン。
- 上記フィルム状材がシリコンゴムからなることを特徴とする請求項12記載のナノチューブ位置制御用流路パターン。
- 基板と、該基板上に対向して設けられる多数の電極と、上記電極間に非交差状態で架橋された単電子ナノチューブとからなり、上記単電子ナノチューブは溶媒に分散された状態で上記電極上に剥離可能に置かれた流路パターンの流路に案内されて一の電極から他の電極に供されることを特徴とするナノチューブを用いた電子素子。
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