JP5888685B2 - Electronic devices using carbon nanowalls - Google Patents
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Description
本発明は、カーボンナノウォールを用いた電子デバイスに関する。 The present invention relates to an electronic device using carbon nanowalls.
カーボンを主体とする微細な構造体（カーボンナノ構造体）として、２次元的に広がった平面状の構造を有したカーボンナノウォールが知られている。カーボンナノウォールは、その微細構造から燃料電池、フィールドエミッタ、電子デバイスなどの材料としての利用が期待されている。 As a fine structure (carbon nanostructure) mainly composed of carbon, a carbon nanowall having a planar structure spread two-dimensionally is known. Carbon nanowalls are expected to be used as materials for fuel cells, field emitters, electronic devices and the like because of their fine structure.
カーボンナノウォールの形成方法としては、炭素を構成元素とする原料ガスのプラズマ雰囲気中に、水素ガスから別途生成された水素ラジカルを注入することで基材上にカーボンナノウォールを形成する方法（ラジカル注入型プラズマＣＶＤ法）が知られている（特許文献１、２など）。特許文献１では、プラズマ雰囲気中に酸素原子ラジカルまたは酸素を含む分子のラジカルをさらに加えることで、カーボンナノウォールの結晶性が向上し、高さ方向に枝分かれのない１枚の連続した壁状に形成できることが記載されている。また、特許文献２では、原料ガスの導入量と水素ガスの導入量との比によって、カーボンナノウォールの結晶性や表面積を制御できることが記載されている。 As a method for forming carbon nanowalls, a method of forming carbon nanowalls on a substrate by injecting hydrogen radicals separately generated from hydrogen gas into a plasma atmosphere of a source gas containing carbon (radicals). (Injection type plasma CVD method) is known (Patent Documents 1 and 2, etc.). In Patent Document 1, the crystallinity of the carbon nanowall is improved by further adding an oxygen atom radical or a radical of a molecule containing oxygen to the plasma atmosphere, so that it becomes a single continuous wall without branching in the height direction. It is described that it can be formed. Patent Document 2 describes that the crystallinity and surface area of carbon nanowalls can be controlled by the ratio between the amount of raw material gas introduced and the amount of hydrogen gas introduced.
カーボンナノウォールを用いた電子デバイスを作製する場合、必要な領域上にのみカーボンナノウォールを形成する技術が求められる。そのような技術としては、選択成長方法や、選択エッチング方法が考えられる。 When an electronic device using a carbon nanowall is manufactured, a technique for forming the carbon nanowall only on a necessary region is required. As such a technique, a selective growth method or a selective etching method can be considered.
特許文献３には、カーボンナノウォールをプラズマエッチングなどのドライエッチングによって除去し、形状加工することが示されている。 Patent Document 3 discloses that carbon nanowalls are removed by dry etching such as plasma etching and shape processing is performed.
また、他のカーボンナノ構造体であるカーボンナノチューブについては、触媒金属をパターニングすることで、触媒金属上にのみカーボンナノチューブを選択的に成長させることができる（特許文献４）。 Moreover, about the carbon nanotube which is another carbon nanostructure, a carbon nanotube can be selectively grown only on a catalyst metal by patterning a catalyst metal (patent document 4).
しかし、エッチングによる方法では、工程数が多く高コストとなる問題があり、また、カーボンナノウォールにエッチングダメージが印加されて特性が劣化することが避けられない。そのため、カーボンナノウォールを所望の領域にのみ形成する方法としては、選択エッチング方法よりも選択成長方法が望まれていた。 However, the etching method has a problem that the number of processes is large and the cost is high, and it is inevitable that the etching damage is applied to the carbon nanowall and the characteristics are deteriorated. Therefore, as a method for forming carbon nanowalls only in a desired region, a selective growth method has been desired rather than a selective etching method.
また、カーボンナノチューブの選択成長方法のような触媒金属をパターニングする方法を、カーボンナノウォールの選択成長方法にそのまま適用することはできない。カーボンナノウォールは材料の種類によらず成長し、触媒金属が形成されていない基材表面にも形成されてしまうからである。また、同様の理由から、マスクを用いた選択成長方法も実現することはできなかった。 Further, a method of patterning a catalytic metal, such as a selective growth method of carbon nanotubes, cannot be directly applied to a selective growth method of carbon nanowalls. This is because carbon nanowalls grow regardless of the type of material and are also formed on the surface of a base material on which no catalytic metal is formed. For the same reason, a selective growth method using a mask could not be realized.
そこで本発明の目的は、カーボンナノウォールの選択成長方法を実現し、カーボンナノウォールを用いた電子デバイスを実現することである。 Accordingly, an object of the present invention is to realize a selective growth method of carbon nanowalls and to realize an electronic device using the carbon nanowalls.
明細書には、方法の発明として、以下の発明も記載されている。基材の所定の面に、第１の材料からなる第１領域と、第１の材料よりもカーボンナノウォールの成長開始時間が長い第２の材料からなる第２領域とを設け、カーボンナノウォールの成長時間を、第１の材料のカーボンナノウォールの成長開始時間よりも長く、第２の材料のカーボンナノウォールの成長開始時間よりも短い時間とすることで、第１領域上にカーボンナノウォールを選択成長させる、ことを特徴とするカーボンナノウォールの選択成長方法である。 The specification also describes the following invention as a method invention. A carbon nanowall having a first region made of a first material and a second region made of a second material having a carbon nanowall growth start time longer than that of the first material is provided on a predetermined surface of the substrate. Is set to be longer than the growth start time of the carbon nanowall of the first material and shorter than the growth start time of the carbon nanowall of the second material, so that the carbon nanowall is formed on the first region. Is a selective growth method of carbon nanowalls, characterized in that
カーボンナノウォールは、単層または多重層のグラフェンシートが基材表面に壁状に立設された構造のカーボンナノ構造体である。ウォールの厚さは０．０５〜３０ｎｍ程度である。また、ｎ型不純物やｐ型不純物をドープして、カーボンナノウォールの一部領域または全部をｎ型またはｐ型としてもよい。ｎ型不純物には、Ｎ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｐなどを、ｐ型不純物には、Ｂ、Ａｌ、などを用いることができる。 The carbon nanowall is a carbon nanostructure having a structure in which a single-layer or multi-layer graphene sheet is erected on the surface of a base material in a wall shape. The wall thickness is about 0.05 to 30 nm. Further, a partial region or all of the carbon nanowall may be made to be n-type or p-type by doping with n-type impurities or p-type impurities. N, As, Sb, P, or the like can be used for the n-type impurity, and B, Al, or the like can be used for the p-type impurity.
成長開始時間は、成長工程を開始してから実際にカーボンナノウォールが成長を始めるまでの時間、言い換えればカーボンナノウォールの初期成長核が発生するまでの時間である。成長開始時間は、成長させる材料の種類に固有であり、成長させる材料の種類によって成長開始時間に差がある。この成長開始時間の差は、一定量のアモルファスカーボン膜が堆積するまでの時間、および一定量のアモルファスカーボン膜の堆積後、カーボンナノウォールの初期成長核発生までの時間、に材料依存性があるためである。第１の材料には、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅなどの金属を用いることが好ましい。これらの金属は、カーボンナノウォールの初期成長核を発生させる触媒として作用し、第２の材料よりも成長開始時間を短くすることが容易となる。他にも第１の材料としてＴｉＯ2 やＳｉなどを用いてもよい。また、第２の材料には、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ3 Ｎ4 などの絶縁体や、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓなどの半導体などを用いることができる。また、第１の材料として金属を用いると、プラズマＣＶＤ中において第１の材料に電界が集中し、イオン照射効果が選択的に強くなり、選択な成長（局所的な成長）が促進されるものと考えられる。この電界集中効果を向上させるために、金属からなる第１の材料を、第２の材料表面に対して高さを有した壁状などに形成するとよい。なお、その壁状の構造は、頂点部分のみを第１の材料とし、他の部分は第１の材料以外としてもよい。このような壁状とする場合、第１の材料の幅に対する第１の材料の高さの比を２〜１００とすると、電界集中効果がより高くなるので望ましい。 The growth start time is the time from the start of the growth process until the carbon nanowall actually starts growing, in other words, the time until the initial growth nucleus of the carbon nanowall is generated. The growth start time is specific to the type of material to be grown, and the growth start time varies depending on the type of material to be grown. This difference in growth start time is material-dependent in the time until a certain amount of amorphous carbon film is deposited and the time until the initial growth nucleation of carbon nanowalls after deposition of a certain amount of amorphous carbon film. Because. It is preferable to use a metal such as Ti, Al, Ni, Co, or Fe as the first material. These metals act as a catalyst for generating the initial growth nuclei of the carbon nanowall, and it is easier to shorten the growth start time than the second material. In addition, TiO 2 or Si may be used as the first material. As the second material, an insulator such as SiO 2 , Al 2 O 3 , or Si 3 N 4 , a semiconductor such as Si, Ge, or GaAs can be used. In addition, when a metal is used as the first material, an electric field concentrates on the first material during plasma CVD, the ion irradiation effect is selectively strengthened, and selective growth (local growth) is promoted. it is conceivable that. In order to improve the electric field concentration effect, the first material made of metal is preferably formed in a wall shape having a height with respect to the surface of the second material. In the wall-like structure, only the apex portion may be the first material, and the other portions may be other than the first material. In the case of such a wall shape, it is desirable that the ratio of the height of the first material to the width of the first material be 2 to 100, since the electric field concentration effect becomes higher.
選択成長方法を何度か繰り返すことによって、所望の高さのカーボンナノウォールを形成することができる。 By repeating the selective growth method several times, carbon nanowalls having a desired height can be formed.
第１材料と第２材料のうち一方は、基材の材料そのものであってよい。たとえば第１材料からなる基材の表面に、第２材料からなる膜をパターン形成することで第１領域と第２領域を設けてもよいし、逆に第２材料からなる基材の表面に、第１材料からなる膜をパターン形成することで、第１領域と第２領域を設けてもよい。また、基材表面の一部を薬液処理やプラズマ処理などによって改質することによって、第１領域と第２領域を設けてもよい。基材としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓなどの半導体基板、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 などの酸化物基板、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｗ、Ｆｅ、ＴｉＮ、Ｐｔなどの金属基板、またはそれらの材料を蒸着などによって表面被覆した基板などである。 One of the first material and the second material may be the base material itself. For example, the first region and the second region may be provided by patterning a film made of the second material on the surface of the base material made of the first material, or conversely on the surface of the base material made of the second material. The first region and the second region may be provided by patterning a film made of the first material. Moreover, you may provide a 1st area | region and a 2nd area | region by modifying a part of base-material surface by a chemical | medical solution process, a plasma process, etc. FIG. As the base material, a semiconductor substrate such as Si, Ge, or GaAs, an oxide substrate such as SiO 2 , TiO 2 , or Al 2 O 3 , a metal substrate such as Ti, Ta, Al, W, Fe, TiN, or Pt, or For example, a substrate whose surface is coated with such materials by vapor deposition or the like.
カーボンナノウォールを成長させる方法としては、ラジカル注入型プラズマＣＶＤ法を用いることができる。これは、炭素を構成元素とする炭素源ガスのプラズマ雰囲気に、別のところで発生させた水素ラジカルを注入することで、基材表面にカーボンナノウォールを形成する方法である。この方法では、炭素源ガスの導入量と水素ラジカル源のガスの導入量との比を制御することで、カーボンナノウォールのウォール間隔や形状、結晶性を制御することができる。炭素源ガスには、ＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ6 などの炭化水素ガス、ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 などのフッ化炭素ガス、ＣＨＦ3 などのフッ化炭化水素ガスを用いることができる。これらの炭素源ガスとして１種の物質のみ用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、カーボンナノウォールの成長過程によってガス種を変更してもよい。また、水素ラジカル源ガスとしては水素が望ましい。他に、炭化水素ガスなどのような、分解により水素ラジカルを生成し得る物質を用いてもよい。また、水素ラジカル源ガスとして１種の物質のみ用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。なお、ラジカル注入型プラズマＣＶＤ法以外の方法によってカーボンナノウォールを形成してもよい。たとえば、電子ビーム励起プラズマＣＶＤ法である。 As a method for growing the carbon nanowall, a radical injection plasma CVD method can be used. This is a method of forming carbon nanowalls on the surface of a substrate by injecting hydrogen radicals generated elsewhere in a plasma atmosphere of a carbon source gas containing carbon as a constituent element. In this method, the wall spacing, shape, and crystallinity of the carbon nanowall can be controlled by controlling the ratio between the amount of carbon source gas introduced and the amount of hydrogen radical source gas introduced. As the carbon source gas, a hydrocarbon gas such as CH 4 or C 2 H 6 , a fluorocarbon gas such as CF 4 or C 2 F 6, or a fluorinated hydrocarbon gas such as CHF 3 can be used. As these carbon source gases, only one kind of substance may be used, or two or more kinds may be mixed and used. Further, the gas species may be changed depending on the growth process of the carbon nanowall. Moreover, hydrogen is desirable as the hydrogen radical source gas. In addition, a substance that can generate hydrogen radicals by decomposition, such as hydrocarbon gas, may be used. Further, only one kind of substance may be used as the hydrogen radical source gas, or two or more kinds may be mixed and used. Carbon nanowalls may be formed by a method other than radical injection plasma CVD. For example, an electron beam excitation plasma CVD method.
第１領域は、幅０．１〜５０ｎｍの細線状に形成されていても良い。 The first region may be formed in a thin line shape having a width of 0.1 to 50 nm.
また、第１の材料は、Ｔｉ、Ａｌ、ＴｉＯ2 、Ｓｉであり、第２の材料は、ＳｉＯ2 であっても良い。 Further, the first material may be Ti, Al, TiO 2 , Si, and the second material may be SiO 2 .
少なくとも炭素を構成元素とする原料ガスのプラズマ雰囲気を用い、プラズマ雰囲気に別途生成した水素ラジカルを注入することでカーボンナノウォールを形成するようにしても良い。 A carbon nanowall may be formed by using a plasma atmosphere of a source gas containing at least carbon as a constituent element and injecting separately generated hydrogen radicals into the plasma atmosphere.
電子デバイスに関する本発明は、主面に、第１の材料からなり線幅が０．１ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の細線で形成された第１領域と、第１の材料よりもカーボンナノウォールの成長開始時間が長い第２の材料からなる第２領域とを有した基板と、基板の第１領域の露出面にのみその第１領域の細線に沿って、その露出面に垂直な方向に形成された１枚の壁状のカーボンナノウォールと、カーボンナノウォールの一方の壁面における長さ方向の両端部において、その壁面に接合すると共に主面上にＬ字形状に伸びたソース電極とドレイン電極と、カーボンナノウォールの両壁面及び主面であって、ソース電極及びドレイン電極の接合部以外の領域に形成された絶縁膜と、カーボンナノウォールにおけるソース電極とドレイン電極が形成されていない他の壁面の絶縁膜であって、ソース電極とドレイン電極との間の領域に接合すると共に基板の主面にＬ字形状に伸びたゲート電極と、ソース電極とドレイン電極が接合した壁面であって、ソース電極とドレイン電極間のカーボンナノウォールをチャネルとしたＦＥＴを構成したことを特徴とする電子デバイスである。 The present invention relating to an electronic device has a first surface formed of a thin line made of a first material and having a line width of not less than 0.1 nm and not more than 50 nm on the main surface, and the start of growth of carbon nanowalls than the first material. a substrate have a second region where time is a long second material, only the exposed surface of the first region of the substrate along the thin line of the first region, which is formed in the direction perpendicular to the exposed surface One wall-shaped carbon nanowall, and a source electrode and a drain electrode which are bonded to the wall surface and extend in an L shape on the main surface at both ends in the length direction of one wall surface of the carbon nanowall; An insulating film formed on both the wall surface and main surface of the carbon nanowall other than the junction of the source electrode and the drain electrode, and a source electrode and a drain electrode in the carbon nanowall are formed. An insulating film on the other wall surface, which is bonded to a region between the source electrode and the drain electrode and has a gate electrode extending in an L shape on the main surface of the substrate, and a wall surface on which the source electrode and the drain electrode are bonded An electronic device comprising an FET having a carbon nanowall between a source electrode and a drain electrode as a channel .
本発明において、第１領域は細線状に形成され、カーボンナノウォールは、その細線の方向に沿った１枚の壁状とすることができる。
また、本明細書には、以下のデバイスの発明も記載されている。第２の材料から成る第１層と、該第１層上に形成された第１の材料から成る第２層と、該第２層上に形成された第２の材料から成る第３層と、第１層、第２層、第３層の積層構造において層の主面に垂直に形成された溝とを有し、第１領域は、溝の両側壁に露出した第２層の対向する一対の側壁であり、カーボンナノウォールは、対向した一対の第１領域間をブリッジ状に接続する平面状に形成されている電子デバイスとすることができる。
また、第２の材料から成る第１層と、第１層の上に形成された第１の材料から成る第２層と、第１層と第２層との積層構造において層の主面に垂直に形成された溝とを有し、第１層及び第２層は、溝を構成する側壁の少なくとも一方から、他方の側壁に向かって突出して、溝の幅を狭くする線状部分を有し、カーボンナノウォールは、第２層の線状部分の露出した主面に垂直な方向に立設して、線状部分を介して、溝の幅が狭い領域において、溝をブリッジ状に接続されている電子デバイスとすることができる。
In the present invention, the first region is formed in a thin line shape, and the carbon nanowall can be formed in a single wall shape along the direction of the thin line.
The present invention also describes the following device inventions. A first layer made of a second material, a second layer made of the first material formed on the first layer, and a third layer made of the second material formed on the second layer; And a groove formed perpendicular to the main surface of the layer in the laminated structure of the first layer, the second layer, and the third layer, and the first region is opposed to the second layer exposed on both side walls of the groove. It is a pair of side walls, and the carbon nanowall can be an electronic device formed in a planar shape that connects a pair of opposed first regions in a bridge shape.
Further, in the laminated structure of the first layer made of the second material, the second layer made of the first material formed on the first layer, and the first layer and the second layer, the main surface of the layer is formed. The first layer and the second layer have a linear portion that protrudes from at least one of the side walls constituting the groove toward the other side wall and narrows the width of the groove. The carbon nanowall is erected in a direction perpendicular to the exposed main surface of the linear portion of the second layer, and the groove is connected in a bridge shape through the linear portion in a region where the groove width is narrow. Can be an electronic device.
本発明において、第２の材料はＳｉＯ2 からなり、第１の材料はＡｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、もしくは、ＴｉＯ 2 とすることができる。 In the present invention, the second material is made of SiO 2 , and the first material can be Al, Ti, Si, or TiO 2 .
また、発明とは別に、明細書には、第２の材料からなる第１層、第１の材料からなる第２層、第２の材料からなる第３層を順に積層した構造であって、第３層表面から第１層に達する深さの溝を有し、溝側面に、第１の材料からなる第１領域と、第２の材料からなる第２の領域とが露出した基材を用い、カーボンナノウォールの選択成長方法によって、溝側面の第１領域からカーボンナノウォールを選択的に成長させ、溝の一方の側面側の第１領域から成長させたカーボンナノウォールと、溝の他方の側面側の第１領域から成長させたカーボンナノウォールとを合体させて連続させることで、溝の一方の側面側の第１領域から他方の側面側の第１領域に一様に連続したブリッジ状にカーボンナノウォールを形成することも記載されている。 Further, separately from the invention, the specification includes a structure in which a first layer made of the second material, a second layer made of the first material, and a third layer made of the second material are sequentially laminated, A base material having a groove having a depth reaching the first layer from the surface of the third layer, and exposing a first region made of the first material and a second region made of the second material on the side surface of the groove. The carbon nanowall is selectively grown from the first region on the side surface of the groove by the selective growth method of the carbon nanowall, and the carbon nanowall is grown from the first region on one side surface side of the groove, and the other side of the groove The carbon nanowalls grown from the first region on the side surface of the groove are joined together and continuously, so that the bridge is uniformly continuous from the first region on one side surface of the groove to the first region on the other side surface side. It is also described that carbon nanowalls are formed in a shape .
この場合、第２層の材料である第１の材料よりもカーボンナノウォールの成長開始時間が長い材料であれば、第１層と第３層とでそれぞれ別種の第１の材料を用いてもよい。 In this case, as long as the growth start time of the carbon nanowall is longer than that of the first material that is the material of the second layer, different types of first materials may be used for the first layer and the third layer. Good.
本発明は、カーボンナノウォールの成長開始時間の材料依存性を利用してカーボンナノウォールを選択成長させている。これにより、基材表面の第１領域にのみ選択的にカーボンナノウォールを形成することができる。 In the present invention, carbon nanowalls are selectively grown using the material dependence of the growth start time of carbon nanowalls. Thereby, carbon nanowalls can be selectively formed only in the first region of the substrate surface.
また、第１領域を幅０．１〜５０ｎｍの細線状に形成すれば、カーボンナノウォールを１枚単位で形成することができる。さらにカーボンナノウォールは細線の方向に沿って形成されるので、その細線の方向によってカーボンナノウォールの配向を制御することができる。 In addition, if the first region is formed in a thin line shape having a width of 0.1 to 50 nm, the carbon nanowall can be formed in a unit of one sheet. Furthermore, since the carbon nanowall is formed along the direction of the fine line, the orientation of the carbon nanowall can be controlled by the direction of the fine line.
また、第１の材料としてＴｉ、Ａｌ、ＴｉＯ2 、Ｓｉ、第２の材料としてＳｉＯ2 を用いることができる。 Further, Ti, Al, TiO 2 , Si can be used as the first material, and SiO 2 can be used as the second material.
また、カーボンナノウォールの形成方法として、ラジカル注入型プラズマＣＶＤ法を用いることができる。 Further, as a method for forming the carbon nanowall, a radical injection type plasma CVD method can be used.
また、本発明によると、カーボンナノウォールを用いた新規な電子デバイスを実現することができる。 In addition, according to the present invention, a novel electronic device using carbon nanowalls can be realized.
また、溝の一方の側面から他方の側面に橋を架けるようにカーボンナノウォールを形成することができる。 Further, the carbon nanowall can be formed so as to bridge a bridge from one side surface of the groove to the other side surface.
本発明は、カーボンナノウォールを成長させる基板の材料によって、カーボンナノウォールの成長開始時間を制御することができる、という知見に基づいてなされたものである。そこで、各実施例についての説明の前に、この知見を得るに至った実験について説明する。 The present invention has been made based on the knowledge that the growth start time of carbon nanowalls can be controlled by the material of the substrate on which the carbon nanowalls are grown. Therefore, prior to the description of each example, an experiment that has led to this knowledge will be described.
まず、実験において使用したカーボンナノウォールの製造装置１の構成について説明する。製造装置１は、図１に示すように、反応室１０と、プラズマ放電手段２０と、ラジカル供給手段４０とを有している。 First, the configuration of the carbon nanowall manufacturing apparatus 1 used in the experiment will be described. As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus 1 includes a reaction chamber 10, plasma discharge means 20, and radical supply means 40.
製造装置１に備えられたラジカル供給手段４０は、反応室１０の上方にプラズマ生成室４６を有する。プラズマ生成室４６と反応室１０とは、基板５０のカーボンナノウォール形成面に対向して設けられた隔壁４４によって仕切られている。プラズマ生成室４６の上方にマイクロ波３９を導入する導波路４７が設けられている。そして、スロットアンテナ４９を用いて石英窓４８からプラズマ生成室４６にマイクロ波を導入し、高密度のプラズマ６０を生成する。このプラズマ６０をプラズマ生成室４６内に拡散させ（プラズマ６１）、そこからラジカル３８を生じさせることができる。隔壁４４には適宜バイアスを印加することができる。例えば、プラズマ生成室４６内のプラズマ３３４と隔壁４４との間、または反応室１０内のプラズマ雰囲気３４と隔壁４４との間へバイアス電圧を印加する。バイアスの向きは適宜可変である。また、プラズマ生成室４６には、図示しない供給源から水素ラジカル源ガスを供給可能なラジカル源導入口４２が設けられている。 The radical supply means 40 provided in the manufacturing apparatus 1 has a plasma generation chamber 46 above the reaction chamber 10. The plasma generation chamber 46 and the reaction chamber 10 are partitioned by a partition wall 44 provided to face the carbon nanowall formation surface of the substrate 50. A waveguide 47 for introducing the microwave 39 is provided above the plasma generation chamber 46. Then, a microwave is introduced into the plasma generation chamber 46 from the quartz window 48 using the slot antenna 49 to generate a high-density plasma 60. The plasma 60 can be diffused into the plasma generation chamber 46 (plasma 61), and radicals 38 can be generated therefrom. A bias can be appropriately applied to the partition wall 44. For example, a bias voltage is applied between the plasma 334 in the plasma generation chamber 46 and the partition 44 or between the plasma atmosphere 34 and the partition 44 in the reaction chamber 10. The direction of the bias is variable as appropriate. The plasma generation chamber 46 is provided with a radical source inlet 42 through which a hydrogen radical source gas can be supplied from a supply source (not shown).
このプラズマ６１から生じたイオンは、隔壁４４で消滅し、中性化してラジカル３８となる。このとき、適宜隔壁４４に電界を印加して中性化率を高めることができる。また、中性化ラジカルにエネルギーを与えることもできる。隔壁４４には多数の貫通孔が分散して設けられている。これらの貫通孔が多数のラジカル導入口１４となって、反応室１０にラジカル３８が導入され、そのまま拡散してプラズマ雰囲気３４中に注入される。図示するように、これらの導入口１４は基板５０の上面に対向する面、すなわちカーボンナノウォール形成面の面方向に広がって配置されている。 Ions generated from the plasma 61 disappear at the partition walls 44 and are neutralized to become radicals 38. At this time, the neutralization rate can be increased by appropriately applying an electric field to the partition wall 44. Moreover, energy can also be given to the neutralized radical. A large number of through holes are dispersed in the partition wall 44. These through holes become a large number of radical inlets 14, radicals 38 are introduced into the reaction chamber 10, diffused as they are, and injected into the plasma atmosphere 34. As shown in the figure, these inlets 14 are arranged so as to extend in the surface direction of the surface facing the upper surface of the substrate 50, that is, the carbon nanowall forming surface.
このような構成を有する製造装置１によると、反応室１０内のより広い範囲に、より均一にラジカル３８を導入することができる。このことによって、基板５０のより広い範囲（面積）に効率よくカーボンナノウォールを形成することができる。また、面方向の各部で構造（性状、特性等）がより均一化されたカーボンナノウォールを形成することができる。 According to the manufacturing apparatus 1 having such a configuration, the radicals 38 can be introduced more uniformly in a wider range in the reaction chamber 10. As a result, carbon nanowalls can be efficiently formed in a wider range (area) of the substrate 50. In addition, carbon nanowalls having a more uniform structure (properties, characteristics, etc.) at each part in the plane direction can be formed.
プラズマ放電手段２０は、平行平板型容量結合プラズマ（ＣＣＰ）発生機構として構成されている。プラズマ放電手段２０を構成する第一電極２２および第二電極２４は、いずれも略円板状の形状を有する。これらの電極２２、２４は、互いにほぼ平行になるようにして反応室１０内に配置されている。典型的には、第一電極２２が上側に、第二電極２４がその下側になるようにして配置する。第一電極（カソード）２２には、図示しないマッチング回路（matching network）を介して図示しない電源が接続されている。これらの電源およびマッチング回路により、ＲＦ波（例えば１３．５６ＭＨｚ）、ＵＨＦ波（例えば５００ＭＨｚ）、ＶＨＦ波（例えば、２７ＭＨｚ，４０ＭＨｚ，６０ＭＨｚ，１００ＭＨｚ，１５０ＭＨｚ）、またはマイクロ波（例えば２．４５ＧＨｚ）の少なくともいずれかを発生することができる。少なくともＲＦ波を発生し得るように構成されている。 The plasma discharge means 20 is configured as a parallel plate capacitively coupled plasma (CCP) generating mechanism. Both the first electrode 22 and the second electrode 24 constituting the plasma discharge means 20 have a substantially disk shape. These electrodes 22 and 24 are disposed in the reaction chamber 10 so as to be substantially parallel to each other. Typically, the first electrode 22 is disposed on the upper side and the second electrode 24 is disposed on the lower side thereof. A power source (not shown) is connected to the first electrode (cathode) 22 via a matching network (not shown). With these power sources and matching circuits, RF waves (for example, 13.56 MHz), UHF waves (for example, 500 MHz), VHF waves (for example, 27 MHz, 40 MHz, 60 MHz, 100 MHz, 150 MHz), or microwaves (for example, 2.45 GHz) At least one can be generated. It is configured to generate at least RF waves.
第二電極２４は、反応室１０内で第一電極２２から離して配置される。両電極２２、２４の間隔は約５ｃｍとした。第二電極２４は接地されている。カーボンナノウォールの製造時には、この第二電極２４上に基板（基材）５０を配置する。例えば、基材５０のうちカーボンナノウォールを製造しようとする面が露出する（第一電極２２に対向する）ようにして、第二電極２４の表面上に基板５０を配置する。第二電極２４には、基材温度調節手段としてのヒータ２５（例えばカーボンヒータ）が内蔵されている。必要に応じてこのヒータ２５を稼動させることによって基板５の温度を調節することができる。 The second electrode 24 is disposed away from the first electrode 22 in the reaction chamber 10. The distance between the electrodes 22 and 24 was about 5 cm. The second electrode 24 is grounded. At the time of manufacturing the carbon nanowall, a substrate (base material) 50 is disposed on the second electrode 24. For example, the substrate 50 is disposed on the surface of the second electrode 24 so that the surface of the base material 50 where the carbon nanowall is to be manufactured is exposed (opposite the first electrode 22). The second electrode 24 incorporates a heater 25 (for example, a carbon heater) as a substrate temperature adjusting means. The temperature of the substrate 5 can be adjusted by operating the heater 25 as necessary.
反応室１０には、図示しない供給源から炭素源ガスを供給可能な原料導入口１２と、図示しない供給源から酸素ガスを供給可能な酸素導入口１３が設けられている。酸素導入口１３から反応室１０内に延長された供給管１５は、基板５０の付近まで、基板５０に平行に配設されており、その供給管１５の吹き出し口１７が基板５０の近くに開口している。第一電極２２と第二電極２４との間にラジカルを導入し得るように導入口１４を配置する。さらに、反応室１０には排気口１６が設けられている。この排気口１６は、反応室１０内の圧力を調節する圧力調節手段（減圧手段）としての図示しない真空ポンプ等に接続されている。この排気口１６は第二電極２４の下方に配置されている。 The reaction chamber 10 is provided with a raw material inlet 12 that can supply a carbon source gas from a supply source (not shown) and an oxygen inlet 13 that can supply oxygen gas from a supply source (not shown). The supply pipe 15 extended from the oxygen inlet 13 into the reaction chamber 10 is disposed in parallel to the substrate 50 up to the vicinity of the substrate 50, and the blowout port 17 of the supply pipe 15 opens near the substrate 50. doing. The inlet 14 is arranged so that radicals can be introduced between the first electrode 22 and the second electrode 24. Further, the reaction chamber 10 is provided with an exhaust port 16. The exhaust port 16 is connected to a vacuum pump (not shown) or the like as pressure adjusting means (pressure reducing means) for adjusting the pressure in the reaction chamber 10. The exhaust port 16 is disposed below the second electrode 24.
ラジカル発生手段４０には、マイクロ波（例えば２．４５ＧＨｚ）を直接導入して、プラズマ発生室４６において、導入された水素ガスをプラズマ化して、水素プラズマを生成させ、これによりＨラジカルを発生させている。 A microwave (eg, 2.45 GHz) is directly introduced into the radical generating means 40, and the introduced hydrogen gas is turned into plasma in the plasma generating chamber 46 to generate hydrogen plasma, thereby generating H radicals. ing.
この製造放置１を用いて、以下のようにしてカーボンナノウォールを製造することができる。まず、第二電極２４上に基板５０をセットし、原料導入口１２から炭素源ガス３２を所定の流量で供給する。また、ラジカル源導入口４２から水素ラジカル源ガス３６を所定の流量で供給する。また、酸素導入口１３から酸素ガス３３を所定の流量で供給する。そして、排気口１６に接続された図示しない真空ポンプを駆動させ、反応室１０の内圧を１０〜２０００ｍＴｏｒｒ程度に調整する。また、ヒータ２５を用い、基板の温度を１００〜８００℃に保持する。 Carbon nanowalls can be produced as follows using this production stand 1. First, the substrate 50 is set on the second electrode 24 and the carbon source gas 32 is supplied from the raw material inlet 12 at a predetermined flow rate. Further, the hydrogen radical source gas 36 is supplied from the radical source inlet 42 at a predetermined flow rate. Further, oxygen gas 33 is supplied from the oxygen inlet 13 at a predetermined flow rate. Then, a vacuum pump (not shown) connected to the exhaust port 16 is driven to adjust the internal pressure of the reaction chamber 10 to about 10 to 2000 mTorr. In addition, the temperature of the substrate is maintained at 100 to 800 ° C. using the heater 25.
次に、第一電極２２と第二電極２４との間で炭素源ガス３２と酸素ガス３３とをプラズマ化してプラズマ雰囲気３４を形成する。また、導波管４７には、マイクロ波（例えば２．４５ＧＨｚ）を導入して、プラズマ生成室４６内の水素ラジカル源ガス３６を分解してラジカル３８を生成する。生成したラジカル３８は、ラジカル導入口１４から反応室１０に導入され、プラズマ雰囲気３４中に注入される。これにより、プラズマ雰囲気３４を構成する原料ガスのプラズマと、その外部から注入されたラジカル３８とが混在する。そして、この混在された雰囲気中で、基板５０の表面にカーボンナノウォールを成長させることができる。 Next, a plasma atmosphere 34 is formed by converting the carbon source gas 32 and the oxygen gas 33 into plasma between the first electrode 22 and the second electrode 24. In addition, a microwave (eg, 2.45 GHz) is introduced into the waveguide 47 to decompose the hydrogen radical source gas 36 in the plasma generation chamber 46 to generate radicals 38. The generated radicals 38 are introduced into the reaction chamber 10 from the radical inlet 14 and injected into the plasma atmosphere 34. Thereby, the plasma of the source gas constituting the plasma atmosphere 34 and the radicals 38 injected from the outside are mixed. In this mixed atmosphere, carbon nanowalls can be grown on the surface of the substrate 50.
次に、上記製造装置１を用いて発明者らが行った実験について説明する。発明者らは、材料が異なる３種の基板を用意し、それぞれの基板上に、製造装置１を用いたラジカル注入型プラズマＣＶＤ法によってカーボンナノウォールを成長させた。材料はそれぞれ、ＳｉＯ2 、Ｓｉ、ＴｉＯ2 の３種類である。炭素源ガスには、Ｃ2 Ｆ6 、水素ラジカル源ガスには水素を用いた。 Next, an experiment conducted by the inventors using the manufacturing apparatus 1 will be described. The inventors prepared three types of substrates of different materials, and grown carbon nanowalls on each of the substrates by radical injection plasma CVD using the manufacturing apparatus 1. There are three types of materials, SiO 2 , Si and TiO 2 , respectively. C 2 F 6 was used as the carbon source gas, and hydrogen was used as the hydrogen radical source gas.
図２は、成長時間を１分間、２分間、３分間とした場合の、それぞれの基板表面のＳＥＭ像であり、図３は基板の断面ＳＥＭ像である。図２のように、基板材料の違いによって、カーボンナノウォールの成長開始時間に差が見られるのがわかる。また、図３から成長時間ごとのカーボンナノウォールの高さを測定したところ、成長開始から１分後では、ＳｉＯ2 基板、Ｓｉ基板からはカーボンナノウォールの成長が見られず、ＴｉＯ2 からはカーボンナノウォールが高さ約５ｎｍ成長していた。２分後では、ＴｉＯ2 基板からはカーボンナノウォールが高さ約２０ｎｍ成長し、Ｓｉ基板からは高さ約１０ｎｍ、ＳｉＯ2 基板からは高さ約５ｎｍ成長していた。３分後では、ＴｉＯ2 基板からはカーボンナノウォールが高さ約４０ｎｍ成長し、Ｓｉ基板からは高さ約３０ｎｍ、ＳｉＯ2 基板からは高さ約２５ｎｍ成長していた。 FIG. 2 is an SEM image of the surface of each substrate when the growth time is 1 minute, 2 minutes, and 3 minutes, and FIG. 3 is a cross-sectional SEM image of the substrate. As shown in FIG. 2, it can be seen that there is a difference in the growth start time of the carbon nanowall depending on the substrate material. In addition, when the height of the carbon nanowall for each growth time was measured from FIG. 3, the growth of the carbon nanowall was not seen from the SiO 2 substrate and the Si substrate after 1 minute from the start of growth, and from TiO 2 Carbon nanowalls grew about 5 nm in height. After 2 minutes, carbon nanowalls grew about 20 nm in height from the TiO 2 substrate, about 10 nm in height from the Si substrate, and about 5 nm in height from the SiO 2 substrate. After 3 minutes, carbon nanowalls grew about 40 nm in height from the TiO 2 substrate, about 30 nm in height from the Si substrate, and about 25 nm in height from the SiO 2 substrate.
また、図４は、成長時間と、成長したカーボンナノウォールの高さとの関係をグラフにしたものである。このグラフから、カーボンナノウォールの成長開始時間は、ＴｉＯ2 基板の場合は１分、Ｓｉ基板の場合は１．５分、ＳｉＯ2 基板の場合は１．７５分、であると考えられる。また、カーボンナノウォールの成長速度については、ＳｉＯ2 基板、Ｓｉ基板、ＴｉＯ2 基板で違いがなく、約２０ｎｍ／ｍｉｎであることがわかった。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the growth time and the height of the grown carbon nanowall. From this graph, it is considered that the growth start time of the carbon nanowall is 1 minute for the TiO 2 substrate, 1.5 minutes for the Si substrate, and 1.75 minutes for the SiO 2 substrate. In addition, the growth rate of the carbon nanowall was found to be about 20 nm / min with no difference between the SiO 2 substrate, the Si substrate, and the TiO 2 substrate.
以上の実験結果から、基板材料の違いによってカーボンナノウォールの成長開始時間が異なることがわかり、基板材料を変えることによってカーボンナノウォールの成長開始時間を制御可能であることがわかった。そして、基板材料の違いによるカーボンナノウォールの成長開始時間の差から、カーボンナノウォールを選択成長させることができることがわかった。 From the above experimental results, it was found that the growth start time of the carbon nanowall varies depending on the substrate material, and that the growth start time of the carbon nanowall can be controlled by changing the substrate material. And it turned out that carbon nanowall can be selectively grown from the difference in the growth start time of carbon nanowall by the difference in substrate material.
基板材料の違いによってカーボンナノウォールの成長開始時間に差が出る理由について、上記実験、および従来の研究結果から、以下の２つの理由を考えることができる。 Regarding the reason why the carbon nanowall growth start time varies depending on the substrate material, the following two reasons can be considered from the above experiment and the conventional research results.
１つ目の理由を説明する。まず、従来のカーボンナノウォールの研究結果から、カーボンナノウォールが発生するためには、初期段階において一定量のアモルファスカーボン膜の堆積が必要と考えられている。 The first reason will be explained. First, from the research results of conventional carbon nanowalls, it is considered that a certain amount of amorphous carbon film needs to be deposited in the initial stage in order to generate carbon nanowalls.
図１２は、ラジカル注入型プラズマＣＶＤ法によるカーボンナノウォールの成長過程について詳細に示した図である。図１２（ａ）のように、製造装置１を用いて基板１０００を炭素源ガスであるＣＦX とＡｒとのプラズマ雰囲気と、Ｈラジカルとの混合雰囲気中に置くと、基板１０００上にアモルファスカーボンが堆積していき、基板１０００表面上にアモルファスカーボン膜１００１が形成される（図１２（ｂ））。アモルファスカーボン膜１００１が一定の厚さとなると、アモルファスカーボン膜１００１中にカーボンナノウォールの初期成長核１００２が発生する（図１２（ｃ））。その後、初期成長核１００２を中心に基板水平方向、および垂直方向へカーボンナノウォール１００３が成長していく（図１２（ｄ））。 FIG. 12 is a diagram showing in detail the growth process of carbon nanowalls by radical injection plasma CVD. As shown in FIG. 12A, when the substrate 1000 is placed in a plasma atmosphere of CF X and Ar, which are carbon source gases, and a mixed atmosphere of H radicals using the manufacturing apparatus 1, amorphous carbon is formed on the substrate 1000. As a result, the amorphous carbon film 1001 is formed on the surface of the substrate 1000 (FIG. 12B). When the amorphous carbon film 1001 has a certain thickness, initial growth nuclei 1002 of carbon nanowalls are generated in the amorphous carbon film 1001 (FIG. 12C). Thereafter, carbon nanowalls 1003 grow in the horizontal and vertical directions around the initial growth nucleus 1002 (FIG. 12D).
一方、炭素源ガスが基板に吸着する確率は、基板の材料（基板の表面組成）に依存している。たとえば、金属と絶縁膜では、吸着サイトとなる表面未結合手の密度が異なっているため、炭素源ガスの吸着確率に差がある。これは、アモルファスカーボン膜と基板表面との密着性の差と見なすこともできる。 On the other hand, the probability that the carbon source gas is adsorbed on the substrate depends on the material of the substrate (surface composition of the substrate). For example, since the density of surface dangling bonds serving as adsorption sites differs between a metal and an insulating film, there is a difference in the adsorption probability of the carbon source gas. This can also be regarded as a difference in adhesion between the amorphous carbon film and the substrate surface.
したがって、アモルファスカーボン膜の堆積速度は基板材料（基板の表面組成）に依存し、アモルファスカーボン膜が一定量堆積するまでの時間は、基板材料に依存することになる。その結果、基板上にカーボンナノウォールの初期成長核が発生するまでの時間に、基板材料の依存性が生じる。これが、１つ目の理由である。 Therefore, the deposition rate of the amorphous carbon film depends on the substrate material (surface composition of the substrate), and the time until the amorphous carbon film is deposited in a certain amount depends on the substrate material. As a result, the substrate material depends on the time until the initial growth nuclei of carbon nanowalls are generated on the substrate. This is the first reason.
次に、２つ目の理由を説明する。カーボンナノウォールと同じカーボンナノ構造体であるカーボンナノチューブでは、ＮｉやＣｏなどの金属がグラフェン構造の形成（ｓｐ２結合の発生）に対して触媒作用を示すことが知られている。 Next, the second reason will be described. In carbon nanotubes, which are the same carbon nanostructure as carbon nanowalls, it is known that metals such as Ni and Co show a catalytic action for the formation of graphene structures (generation of sp2 bonds).
カーボンナノウォールの初期成長核の発生においても、ｓｐ３結合を有するアモルファスカーボン内で、グラフェン構造を形成するｓｐ２結合が生ずることが必要である。そして、カーボンナノチューブの場合と同様に、このアモルファスカーボン内でのｓｐ２結合の発生に対して、ＮｉやＣｏなどの金属が触媒作用を示すものと考えられ、基板材料によって触媒の作用効果に差が生じるものと考えられる。 Even in the generation of initial growth nuclei of carbon nanowalls, sp2 bonds that form graphene structures must be generated in amorphous carbon having sp3 bonds. As in the case of carbon nanotubes, metals such as Ni and Co are considered to have a catalytic action against the occurrence of sp2 bonds in the amorphous carbon. It is thought to occur.
したがって、一定量のアモルファスカーボン膜堆積後から、アモルファスカーボン膜中にカーボンナノウォールの初期成長核が発生するまでの時間が、基板材料に依存していることが考えられる。 Therefore, it can be considered that the time from the deposition of a certain amount of amorphous carbon film until the initial growth nuclei of carbon nanowalls are generated in the amorphous carbon film depends on the substrate material.
以上の２つの理由によって、カーボンナノウォールの成長開始時間が基板材料に依存していると考えられる。 For the above two reasons, it is considered that the growth start time of the carbon nanowall depends on the substrate material.
本発明は、上記知見に基づいてなされたカーボンナノウォールの選択成長方法であり、その具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 The present invention is a method for selective growth of carbon nanowalls based on the above findings, and specific examples thereof will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the examples.
ＳｉＯ2 からなる基板１００上に、１μｍ角の正方形が三角格子状に配列されたパターンのＴｉ膜１０１を蒸着、リフトオフによって形成した。Ｔｉ膜１０１の厚さは１〜２０ｎｍである。Ｔｉが本発明の第１の材料に相当し、Ｔｉ膜１０１上が本発明の第１領域に相当する。また、ＳｉＯ2 が本発明の第２の材料に相当し、Ｔｉ膜１０１が形成されていない基板１００の表面が本発明の第２領域に相当する。 A Ti film 101 having a pattern in which squares of 1 μm square were arranged in a triangular lattice pattern was formed on a substrate 100 made of SiO 2 by vapor deposition and lift-off. The thickness of the Ti film 101 is 1 to 20 nm. Ti corresponds to the first material of the present invention, and the Ti film 101 corresponds to the first region of the present invention. In addition, SiO 2 corresponds to the second material of the present invention, and the surface of the substrate 100 on which the Ti film 101 is not formed corresponds to the second region of the present invention.
次に、製造装置１を用いたラジカル注入型プラズマＣＶＤ法によって基板１００上にカーボンナノウォールを成長させた。そして、Ｔｉからのカーボンナノウォールの成長開始時間よりも長く、ＳｉＯ2 からのカーボンナノウォールの成長開始時間よりも短い時間で成長を終了させた。ここで、ＳｉＯ2 からのカーボンナノウォールの成長開始時間は、Ｔｉからの成長開始時間よりも長い。その結果、ＳｉＯ2 からなる基板１００上のうち、Ｔｉ膜１０１が形成されずにＳｉＯ2 が露出している領域にはカーボンナノウォールが成長せず、Ｔｉ膜１０１上にのみ、カーボンナノウォール１０２が形成された（図５参照）。 Next, carbon nanowalls were grown on the substrate 100 by radical injection plasma CVD using the manufacturing apparatus 1. Then, the growth was completed in a time longer than the growth start time of the carbon nanowalls from Ti and shorter than the growth start time of the carbon nanowalls from SiO 2 . Here, the growth start time of carbon nanowalls from SiO 2 is longer than the growth start time from Ti. As a result, of the substrate 100 made of SiO 2, in a region where SiO 2 is exposed without Ti film 101 is formed without growing carbon nano-wall, only on the Ti film 101, the carbon nano-wall 102 Was formed (see FIG. 5).
なお、上記実施例１では、基板材料としてＳｉＯ2 、基板１００上のカーボンナノウォールを選択成長させる領域にはＴｉを用いているが、基板材料からのカーボンナノウォールの成長開始時間が、基板１００上のカーボンナノウォール１０２を選択成長させる領域に形成する薄膜からの成長開始時間よりも長ければ、任意の材料でよい。基板の材料として実施例１と同様にＳｉＯ2 を用いる場合には、Ｔｉ以外にＡｌ、Ｓｉ、ＴｉＯ2 などを用いてもよい。また、これとは逆に、Ａｌ、Ｓｉ、ＴｉＯ2 などの基板上に、ＳｉＯ2 からなる薄膜のパターンを形成し、基板上の薄膜が形成されていない領域にカーボンナノウォールを選択成長させてもよい。 In Example 1 described above, SiO 2 is used as the substrate material, and Ti is used in the region where the carbon nanowalls on the substrate 100 are selectively grown. However, the growth start time of the carbon nanowalls from the substrate material is determined as follows. Any material may be used as long as it is longer than the growth start time from the thin film formed in the region where the carbon nanowall 102 is selectively grown. When SiO 2 is used as the material of the substrate as in the first embodiment, Al, Si, TiO 2 or the like may be used in addition to Ti. On the contrary, a thin film pattern made of SiO 2 is formed on a substrate of Al, Si, TiO 2 or the like, and carbon nanowalls are selectively grown in a region where the thin film is not formed on the substrate. Also good.
ＳｉＯ2 からなる基板２００上に、蒸着、リフトオフによって、複数の直線状のＴｉ膜２０１をストライプ状に配列されたパターンに形成した。各Ｔｉ膜２０１の厚さは１〜２０ｎｍ、Ｔｉ膜２０１の幅（ストライプ方向に垂直な方向の長さ）は、０．１〜５０ｎｍ、各Ｔｉ膜２０１の間隔は１μｍである。 On the substrate 200 made of SiO 2 , a plurality of linear Ti films 201 were formed in a pattern arranged in stripes by vapor deposition and lift-off. The thickness of each Ti film 201 is 1 to 20 nm, the width of the Ti film 201 (the length in the direction perpendicular to the stripe direction) is 0.1 to 50 nm, and the interval between the Ti films 201 is 1 μm.
次に、製造装置１を用いたラジカル注入型プラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ2 基板２００上にカーボンナノウォールを成長させた。そして、実施例１と同様に、Ｔｉからのカーボンナノウォールの成長開始時間よりも長く、ＳｉＯ2 からのカーボンナノウォールの成長開始時間よりも短い時間で成長を終了させた。その結果、ＳｉＯ2 基板２００上のうち、Ｔｉ膜２０１が形成されずにＳｉＯ2 が露出している領域にはカーボンナノウォールが成長せず、各Ｔｉ膜２０１上にのみカーボンナノウォール２０２が成長し、それぞれ１枚のカーボンナノウォール２０２がＴｉ膜２０１の直線方向に沿った直線状に形成された（図６参照）。図６（ａ）はＳｉＯ2 からなる基板２００上にＴｉ膜２０１を介して形成されたカーボンナノウォールを示した斜視図、図６（ｂ）は断面図である。 Next, carbon nanowalls were grown on the SiO 2 substrate 200 by radical injection plasma CVD using the manufacturing apparatus 1. In the same manner as in Example 1, the growth was completed in a time longer than the growth start time of carbon nanowalls from Ti and shorter than the growth start time of carbon nanowalls from SiO 2 . As a result, on the SiO 2 substrate 200, the carbon nanowall 202 does not grow in the region where the Ti film 201 is not formed and the SiO 2 is exposed, and the carbon nanowall 202 grows only on each Ti film 201. Each of the carbon nanowalls 202 was formed in a straight line along the linear direction of the Ti film 201 (see FIG. 6). FIG. 6A is a perspective view showing a carbon nanowall formed on a substrate 200 made of SiO 2 via a Ti film 201, and FIG. 6B is a cross-sectional view.
この実施例２からわかるように、Ｔｉ膜２０１を幅０．１〜５０ｎｍの線状というカーボンナノウォールの厚さに近い幅とすることによって、カーボンナノウォールを１枚ごとに形成することができる。また、カーボンナノウォール２０２は、Ｔｉ膜２０１の線方向に沿って形成されるので、Ｔｉ膜２０１の線方向によって１枚ごとにカーボンナノウォールの配向を制御することができる。たとえば、Ｔｉ膜２０１を曲線状とすれば、その曲線に沿った１枚のカーボンナノウォールを形成することができる。 As can be seen from Example 2, by making the Ti film 201 a width close to the thickness of the carbon nanowall, which is linear with a width of 0.1 to 50 nm, the carbon nanowalls can be formed one by one. . In addition, since the carbon nanowalls 202 are formed along the line direction of the Ti film 201, the orientation of the carbon nanowalls can be controlled for each sheet according to the line direction of the Ti film 201. For example, if the Ti film 201 is curved, one carbon nanowall can be formed along the curve.
なお、カーボンナノウォールを１枚ごとに精度よく形成するために、Ｔｉ膜２０１の幅を０．１〜１０ｎｍとするとさらに望ましい。また、Ｔｉ膜２０１の厚さ（高さ）は、Ｔｉ膜２０１の幅に対するＴｉ膜２０１の高さの比が２〜１００の壁状に形成することが望ましい。このような壁状のＴｉ膜２０１とすることで、プラズマＣＶＤ中においてＴｉ膜２０１の上面に電界が集中し、イオン照射効果が選択的に強くなるため、より選択的な成長を促進することができる。なお、Ｔｉ膜自体を壁状としなくとも、図１６に示すように、基板２００上にＳｉＯ2 など他の材料によって壁状構造６００を形成し、その壁状構造６００の頂点部分にＴｉ膜６０１を形成しても、同様に電界集中効果でＴｉ膜６０１上のカーボンナノウォール６０２の選択成長を促進させることができる。 In order to form the carbon nanowalls with high accuracy, it is more desirable that the width of the Ti film 201 is 0.1 to 10 nm. The thickness (height) of the Ti film 201 is desirably formed in a wall shape in which the ratio of the height of the Ti film 201 to the width of the Ti film 201 is 2 to 100. By using such a wall-like Ti film 201, the electric field concentrates on the upper surface of the Ti film 201 during plasma CVD, and the ion irradiation effect is selectively strengthened, so that more selective growth can be promoted. it can. Even if the Ti film itself does not have a wall shape, as shown in FIG. 16, a wall-like structure 600 is formed on the substrate 200 by another material such as SiO 2, and the Ti film 601 is formed on the apex portion of the wall-like structure 600. In the same manner, selective growth of the carbon nanowall 602 on the Ti film 601 can be promoted by the electric field concentration effect.
図７は、１枚のカーボンナノウォールを用いたＦＥＴの構成を示した斜視図である。図８は、ＦＥＴを上方からみた平面図であり、図９（ａ）は、図８のＡ−ＡにおけるＦＥＴの断面図、図９（ｂ）は、図８のＢ−ＢにおけるＦＥＴの断面図である。ＦＥＴは、ＳｉＯ2 からなる基板３００と、基板３００上に形成された直線状のＡｌ2 Ｏ3 膜３０１と、Ａｌ2 Ｏ3 膜３０１上に形成された１枚の直線状のカーボンナノウォール３０２とを有している。カーボンナノウォール３０２の両端には、そのカーボンナノウォール３０２の一方の壁面３０２ａから基板３００にかけて連続したＬ字型のソース電極３０３とドレイン電極３０４が形成されている。ソース電極３０３とドレイン電極３０４はＡｌからなる。カーボンナノウォールの両方の壁面、および基板３００上であってソース電極３０３とドレイン電極３０４上を除いた領域には、ＳｉＯ2 からなるゲート絶縁膜３０５が形成されている。ソース電極３０３とドレイン電極３０４が形成されている側とは反対側の壁面３０２ｂ側であって、ソース電極３０３とドレイン電極３０４との間の領域には、壁面３０２ｂから基板３００にかけて連続したＬ字型のゲート電極３０６が、ゲート絶縁膜３０５を介して形成されている。ゲート電極３０６はＡｌからなる。 FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of an FET using one carbon nanowall. 8 is a plan view of the FET as viewed from above, FIG. 9A is a cross-sectional view of the FET in AA in FIG. 8, and FIG. 9B is a cross-sectional view of the FET in BB in FIG. FIG. The FET includes a substrate 300 made of SiO 2 , a linear Al 2 O 3 film 301 formed on the substrate 300, and a single linear carbon nanowall 302 formed on the Al 2 O 3 film 301. And have. At both ends of the carbon nanowall 302, an L-shaped source electrode 303 and drain electrode 304 are formed continuously from one wall surface 302a of the carbon nanowall 302 to the substrate 300. The source electrode 303 and the drain electrode 304 are made of Al. A gate insulating film 305 made of SiO 2 is formed on both wall surfaces of the carbon nanowall and on the substrate 300 except for the source electrode 303 and the drain electrode 304. On the side of the wall 302 b opposite to the side where the source electrode 303 and the drain electrode 304 are formed, a region between the source electrode 303 and the drain electrode 304 has a continuous L shape from the wall 302 b to the substrate 300. A type gate electrode 306 is formed with a gate insulating film 305 interposed therebetween. The gate electrode 306 is made of Al.
このＦＥＴは、カーボンナノウォール３０２をチャネルとし、ゲート電極３０６への電圧の印加によってソース電極３０３とドレイン電極３０４との間の導通を制御する電子デバイスである。 This FET is an electronic device that uses the carbon nanowall 302 as a channel and controls conduction between the source electrode 303 and the drain electrode 304 by applying a voltage to the gate electrode 306.
次に、ＦＥＴの製造方法について、図１０を参照に説明する。 Next, a method for manufacturing the FET will be described with reference to FIG.
まず、基板３００上に、直線状のＡｌ膜３０７を蒸着、リフトオフによって形成した（１０（ａ））。Ａｌ膜３０７の厚さは１〜２０ｎｍ、Ａｌ膜３０７の幅は０．１〜５０ｎｍとした。 First, a linear Al film 307 was formed on the substrate 300 by vapor deposition and lift-off (10 (a)). The thickness of the Al film 307 is 1 to 20 nm, and the width of the Al film 307 is 0.1 to 50 nm.
次に、製造装置１を用いたラジカル注入型プラズマＣＶＤ法によって、基板３００上にカーボンナノウォールを成長させた。そして、Ａｌからのカーボンナノウォールの成長開始時間よりも長く、ＳｉＯ2 からのカーボンナノウォールの成長開始時間よりも短い時間で成長を終了させた。ここで、ＳｉＯ2 からのカーボンナノウォールの成長開始時間は、Ａｌからの成長開始時間よりも長い。その結果、基板３００上のうち、Ａｌ膜３０７が形成されずにＳｉＯ2 が露出している領域にはカーボンナノウォールが成長せず、Ａｌ膜３０７上にのみカーボンナノウォール３０２が成長し、１枚のカーボンナノウォール３０２がＡｌ膜３０７の直線方向に沿った直線状に形成された（図１０（ｂ））。 Next, carbon nanowalls were grown on the substrate 300 by radical injection plasma CVD using the manufacturing apparatus 1. Then, the growth was completed in a time longer than the growth start time of the carbon nanowall from Al and shorter than the growth start time of the carbon nanowall from SiO 2 . Here, the growth start time of carbon nanowalls from SiO 2 is longer than the growth start time from Al. As a result, in the region of the substrate 300 where the Al film 307 is not formed and SiO 2 is exposed, the carbon nanowall does not grow, and the carbon nanowall 302 grows only on the Al film 307. A sheet of carbon nanowalls 302 was formed in a straight line along the straight direction of the Al film 307 (FIG. 10B).
次に、酸素を含む雰囲気中で加熱してＡｌ膜３０７を酸化させることにより、Ａｌ膜３０７をＡｌ2 Ｏ3 膜３０１とした。 Next, the Al film 307 was oxidized into an Al 2 O 3 film 301 by heating in an atmosphere containing oxygen to oxidize the Al film 307.
次に、カーボンナノウォール３０２の両端に、そのカーボンナノウォール３０２の一方の壁面３０２ａから基板３００にかけて連続したＬ字型のソース電極３０３とドレイン電極３０４を形成した（図１０（ｃ））。 Next, a continuous L-shaped source electrode 303 and drain electrode 304 were formed on both ends of the carbon nanowall 302 from one wall surface 302a of the carbon nanowall 302 to the substrate 300 (FIG. 10C).
次に、ソース電極３０３とドレイン電極３０４の形成側とは反対側のカーボンナノウォールの壁面３０２ｂに、ゲート絶縁膜３０５を形成した。そして、ソース電極３０３とドレイン電極３０４との間のゲート絶縁膜３０５上に、壁面３０２ｂから基板３００にかけて連続したＬ字型のゲート電極３０６を形成した。以上の工程によって、図７〜９に示す１枚のカーボンナノウォールを用いたＦＥＴが製造される。 Next, a gate insulating film 305 was formed on the wall surface 302b of the carbon nanowall opposite to the side on which the source electrode 303 and the drain electrode 304 were formed. Then, on the gate insulating film 305 between the source electrode 303 and the drain electrode 304, a continuous L-shaped gate electrode 306 was formed from the wall surface 302 b to the substrate 300. Through the above steps, an FET using one carbon nanowall shown in FIGS. 7 to 9 is manufactured.
この実施例３のＦＥＴは、基板３００上に立設された１枚の直線状のカーボンナノウォール３０２を利用するものであるため、素子面積を非常に小さくすることができる。したがって、実施例３のＦＥＴを用いることにより、たとえば小型な集積回路素子を作製することができる。 Since the FET of Example 3 uses one linear carbon nanowall 302 standing on the substrate 300, the element area can be very small. Therefore, for example, a small integrated circuit element can be manufactured by using the FET of the third embodiment.
なお、本発明はＦＥＴだけでなく、ダイオードなどの電子デバイスにも適用することができる。特に、本発明の選択成長方法とカーボンナノウォールの伝導型の制御方法とを組み合わせることによって、従来より知られるあらゆる電子デバイスを小型に作製することができる。 The present invention can be applied not only to FETs but also to electronic devices such as diodes. In particular, by combining the selective growth method of the present invention and the carbon nanowall conduction type control method, any conventionally known electronic device can be fabricated in a small size.
図１１は、実施例４のカーボンナノウォールの製造工程を示した図である。 FIG. 11 is a view showing a process for producing the carbon nanowall of Example 4.
まず、Ｓｉからなる基板４００上に、ＳｉＯ2 からなる第１層４０１、Ｔｉからなる第２層４０２、ＳｉＯ2 からなる第３層４０３を順に蒸着法によって積層させた（図１１（ａ）。第１層４０１の厚さは０．８μｍ、第２層４０２の厚さは５ｎｍ、第３層４０３の厚さは２０ｎｍである。 First, on a substrate 400 made of Si, were laminated by evaporation third layer 403 made of the second layer 402, SiO 2 consisting of a first layer 401, Ti made of SiO 2 in this order (FIG. 11 (a). The thickness of the first layer 401 is 0.8 μm, the thickness of the second layer 402 is 5 nm, and the thickness of the third layer 403 is 20 nm.
次に、第３層４０３表面から第１層４０１に達する深さの帯状の溝４０４をドライエッチングにより形成した（図１１（ｂ）。溝４０４の深さは０．６μｍ、幅は０．２μｍである。溝４０４の底面には第１層４０１であるＳｉＯ2 が露出し、溝４０４の側面には、第１層４０１および第３層であるＳｉＯ2 、第２層４０２であるＴｉがそれぞれ露出する。 Next, a belt-like groove 404 having a depth reaching the first layer 401 from the surface of the third layer 403 was formed by dry etching (FIG. 11B). The depth of the groove 404 was 0.6 μm and the width was 0.2 μm. it. the bottom surface of the groove 404 SiO 2 is exposed is a first layer 401, the side surface of the groove 404, SiO 2, Ti respectively a second layer 402 is a first layer 401 and the third layer Exposed.
次に、製造装置１を用いたラジカル注入型プラズマＣＶＤ法によってカーボンナノウォールを成長させた。成長時間は、Ｔｉからのカーボンナノウォールの成長開始時間よりも長く、ＳｉＯ2 からのカーボンナノウォールの成長開始時間よりも短い時間とした。これにより、ＳｉＯ2 が露出する第３層４０３表面、および溝４０４の底面、側面の一部にはカーボンナノウォールが成長せず、溝４０４側面のＴｉが露出する領域にのみ、カーボンナノウォールが選択的に成長する。カーボンナノウォールの成長が進むにつれ、溝４０４の一方の側面側のＴｉから成長したカーボンナノウォールと、他方の側面側のＴｉから成長したカーボンナノウォールとが合体し、溝４０４の一方の側面から他方の側面に連続した一枚の板状のカーボンナノウォール４０５が溝４０４の内部にブリッジ状に形成された（図１１（ｃ））。図１３は、このカーボンナノウォール４０５を示した斜視図である。カーボンナノウォール４０５は、従来のカーボンナノウォールのように基板垂直方向に立設する構造ではなく、基板水平方向に立設した構造である。 Next, carbon nanowalls were grown by radical injection plasma CVD using the manufacturing apparatus 1. The growth time was longer than the growth start time of carbon nanowalls from Ti and shorter than the growth start time of carbon nanowalls from SiO 2 . As a result, carbon nanowalls do not grow on the surface of the third layer 403 where SiO 2 is exposed, and on the bottom and side surfaces of the grooves 404, and carbon nanowalls are formed only in the regions where Ti on the side surfaces of the grooves 404 is exposed. Grow selectively. As the growth of the carbon nanowall progresses, the carbon nanowall grown from Ti on one side surface of the groove 404 and the carbon nanowall grown from Ti on the other side surface merge, and from one side surface of the groove 404 One plate-like carbon nanowall 405 continuous on the other side surface was formed in a bridge shape inside the groove 404 (FIG. 11C). FIG. 13 is a perspective view showing the carbon nanowall 405. The carbon nanowall 405 is not a structure standing in the vertical direction of the substrate like the conventional carbon nanowall, but a structure standing in the horizontal direction of the substrate.
なお、実施例４では溝４０４の幅を０．２μｍとしているが、０．１〜０．５μｍの幅とすることが望ましい。幅が０．１μｍよりも狭いと、溝側面のＴｉ以外の部分にもカーボンナノウォール４０５が成長してしまい、幅が０．５μｍよりも広いと、一方の側面側から他方の側面側へと繋ぐようにカーボンナノウォール４０５を形成することが難しくなるためである。また、第２層の厚さを５ｎｍとしているが、０．１〜５０ｎｍとすれば、カーボンナノウォール４０５を１枚の板状に形成することができる。 In Example 4, the width of the groove 404 is 0.2 μm, but it is desirable that the width be 0.1 to 0.5 μm. When the width is narrower than 0.1 μm, the carbon nanowall 405 grows in a portion other than Ti on the groove side surface, and when the width is wider than 0.5 μm, from one side surface side to the other side surface side. This is because it becomes difficult to form the carbon nanowalls 405 so as to be connected. Moreover, although the thickness of the second layer is 5 nm, if the thickness is 0.1 to 50 nm, the carbon nanowall 405 can be formed in a single plate shape.
また、実施例４では、溝４０４の側面にＴｉからなる第２層を１層露出させることで、一枚の板状のカーボンナノウォール４０５を溝の内部にブリッジ状に形成したが、溝の側面にＴｉからなる複数の層が露出するようにすれば、それらの層ごとに分離した複数の板状のカーボンナノウォール４０５をブリッジ状に形成することも可能である。 Further, in Example 4, one plate-like carbon nanowall 405 was formed in the inside of the groove in a bridge shape by exposing one layer of the second layer made of Ti on the side surface of the groove 404. If a plurality of Ti layers are exposed on the side surfaces, a plurality of plate-like carbon nanowalls 405 separated for each layer can be formed in a bridge shape.
図１４〜１５は、実施例５のカーボンナノウォールの架橋構造の形成工程を示した図である。以下、その形成工程を説明する。 FIGS. 14 to 15 are diagrams showing a process of forming a crosslinked structure of the carbon nanowall of Example 5. FIGS. Hereinafter, the formation process will be described.
まず、Ｓｉからなる基板５００上に、ＳｉＯ2 からなる第１層５０１を形成した。次に、第１層５０１を幅Ｌ１＝０．５μｍの帯状のパターンにエッチングし、基板５００に達しない深さの溝５０４を形成した。ただし、後に架橋構造を形成する部分については、溝５０４の両側面から帯に垂直な方向に対向するようにして伸び、間隔Ｌ２＝２００ｎｍ隔てた２つの線状部分５０１ａをエッチングせずに残した。この線状部分の幅Ｌ３は０．１〜５０ｎｍである。そして、エッチングされずに残された第１層５０１表面上に、Ｔｉからなる第２層５０２を形成した（図１４（ａ）の斜視図および図１４（ｂ）の断面図を参照）。 First, a first layer 501 made of SiO 2 was formed on a substrate 500 made of Si. Next, the first layer 501 was etched into a belt-like pattern having a width L1 = 0.5 μm, and a groove 504 having a depth that did not reach the substrate 500 was formed. However, the portion where the crosslinked structure is formed later is extended from both sides of the groove 504 so as to face the direction perpendicular to the band, and the two linear portions 501a separated by the distance L2 = 200 nm are left without being etched. . The width L3 of this linear portion is 0.1 to 50 nm. Then, a second layer 502 made of Ti was formed on the surface of the first layer 501 left without being etched (see the perspective view of FIG. 14A and the cross-sectional view of FIG. 14B).
次に、製造装置１を用いたラジカル注入型プラズマＣＶＤ法によってカーボンナノウォールを成長させた。成長時間は、Ｔｉからのカーボンナノウォールの成長開始時間よりも長く、ＳｉＯ2 からのカーボンナノウォールの成長開始時間よりも短い時間とした。これにより、ＳｉＯ2 が露出する溝５０４の側面にはカーボンナノウォールが成長せず、Ｔｉかなる第２層５０２上にのみ、カーボンナノウォール５０５を選択的に成長させた。この選択成長において、線状部分５０１ａ以外の第２層５０２上には、ランダムな迷路状のカーボンナノウォール５０５が成長する。幅Ｌ３の線状部分５０１ａの第２層５０２上には、幅Ｌ３の狭さから１枚の壁状にカーボンナノウォールが成長していき、その後、一方の線状部分５０１ａの第２層５０２上のカーボンナノウォールと、他方の線状部分５０１ａの第２層５０２上のカーボンナノウォールとが合体して一続きの壁状のカーボンナノウォール５０６となる。これにより、一枚の壁状のカーボンナノウォール５０６によって離間した２つの線状部分５０１ａを繋ぐ架橋構造が形成される（図１５（ａ）の斜視図および図１５の断面図を参照）。 Next, carbon nanowalls were grown by radical injection plasma CVD using the manufacturing apparatus 1. The growth time was longer than the growth start time of carbon nanowalls from Ti and shorter than the growth start time of carbon nanowalls from SiO 2 . As a result, carbon nanowalls 505 were selectively grown only on the second layer 502 made of Ti, without carbon nanowalls growing on the side surfaces of the grooves 504 where SiO 2 was exposed. In this selective growth, random maze-like carbon nanowalls 505 grow on the second layer 502 other than the linear portion 501a. On the second layer 502 of the linear portion 501a having the width L3, carbon nanowalls grow in a single wall shape from the narrowness of the width L3, and then the second layer 502 of the one linear portion 501a. The upper carbon nanowall and the carbon nanowall on the second layer 502 of the other linear portion 501a are combined to form a continuous wall-like carbon nanowall 506. As a result, a bridge structure is formed that connects two linear portions 501a separated by a single wall-shaped carbon nanowall 506 (see the perspective view of FIG. 15A and the cross-sectional view of FIG. 15).
以上のように、本発明のカーボンナノウォールの選択成長成長方法を用いることで、１枚の壁状のカーボンナノウォールによる架橋構造を容易かつ制御性よく形成することができる。 As described above, by using the method for selectively growing carbon nanowalls according to the present invention, a cross-linked structure with a single wall-like carbon nanowall can be formed easily and with good controllability.
このようなカーボンナノウォールの架橋構造は、ＦＥＴなどの電子デバイスの構造として利用することができる。 Such a crosslinked structure of the carbon nanowall can be used as a structure of an electronic device such as an FET.
本発明のカーボンナノウォールの選択成長方法を用いることにより、カーボンナノウォールを用いた電子デバイスなどを作製することができる。特に、本発明によると、１枚のウォールごとに形状を制御することが可能なので、１枚のウォール単位でＦＥＴなどの電子デバイスを作製することができる。 By using the carbon nanowall selective growth method of the present invention, an electronic device using the carbon nanowall or the like can be produced. In particular, according to the present invention, since the shape can be controlled for each wall, an electronic device such as an FET can be manufactured in units of one wall.
１００、２００、３００、４００、５００：基板
１０１、２０１、６０１：Ｔｉ膜
１０２、２０２、３０２、４０５、５０５、５０６、６０２：カーボンナノウォール
３０１：Ａｌ2 Ｏ3 膜
３０３：ソース電極
３０４：ドレイン電極
３０５：ゲート絶縁膜
３０６：ゲート電極
４０１、５０１：第１層
４０２、５０２：第２層
４０３：第３層
４０４、５０４：溝
６００：壁状構造
100, 200, 300, 400, 500: Substrate 101, 201, 601: Ti film 102, 202, 302, 405, 505, 506, 602: Carbon nanowall 301: Al 2 O 3 film 303: Source electrode 304: Drain Electrode 305: Gate insulating film 306: Gate electrode 401, 501: First layer 402, 502: Second layer 403: Third layer 404, 504: Groove 600: Wall-like structure
Claims (3)
前記基板の前記第１領域の露出面にのみその第１領域の前記細線に沿って、その露出面に垂直な方向に形成された１枚の壁状のカーボンナノウォールと、
前記カーボンナノウォールの一方の壁面における長さ方向の両端部において、その壁面に接合すると共に前記主面上にＬ字形状に伸びたソース電極とドレイン電極と、
前記カーボンナノウォールの両壁面及び前記主面であって、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の接合部以外の領域に形成された絶縁膜と、
前記カーボンナノウォールにおける前記ソース電極と前記ドレイン電極が形成されていない他の壁面の前記絶縁膜であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域に接合すると共に前記基板の前記主面にＬ字形状に伸びたゲート電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極が接合した前記壁面であって、前記ソース電極と前記ドレイン電極間の前記カーボンナノウォールをチャネルとしたＦＥＴを構成した
ことを特徴とする電子デバイス。 A first region made of a first material and having a line width of 0.1 nm or more and 50 nm or less on the main surface, and a second material having a carbon nanowall growth start time longer than that of the first material A substrate having a second region comprising:
A single wall-like carbon nanowall formed in the direction perpendicular to the exposed surface along the fine line of the first region only on the exposed surface of the first region of the substrate;
At both ends in the length direction of one wall surface of the carbon nanowall, a source electrode and a drain electrode bonded to the wall surface and extending in an L shape on the main surface,
An insulating film formed on both the wall surface and the main surface of the carbon nanowall, in a region other than the junction of the source electrode and the drain electrode;
The insulating film on the other wall surface where the source electrode and the drain electrode are not formed in the carbon nanowall, and is bonded to a region between the source electrode and the drain electrode and the main surface of the substrate A gate electrode extending in an L shape,
An electronic device comprising the wall surface where the source electrode and the drain electrode are joined, and an FET using the carbon nanowall between the source electrode and the drain electrode as a channel.
前記第１の材料は、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、又は、ＴｉＯ2 からなる、ことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。 The second material is made of SiO 2 ,
The electronic device according to claim 1, wherein the first material is made of Al, Ti, Si, or TiO 2 .
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