JPH07118270B2 - カーボンナノチューブトランジスタ - Google Patents
カーボンナノチューブトランジスタInfo
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- JPH07118270B2 JPH07118270B2 JP5266644A JP26664493A JPH07118270B2 JP H07118270 B2 JPH07118270 B2 JP H07118270B2 JP 5266644 A JP5266644 A JP 5266644A JP 26664493 A JP26664493 A JP 26664493A JP H07118270 B2 JPH07118270 B2 JP H07118270B2
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- JP
- Japan
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- nanotube
- electrode
- transistor
- electrons
- carbon nanotube
- Prior art date
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having a potential-jump barrier or a surface barrier
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/20—Carbon compounds, e.g. carbon nanotubes or fullerenes
- H10K85/221—Carbon nanotubes
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C2213/00—Indexing scheme relating to G11C13/00 for features not covered by this group
- G11C2213/10—Resistive cells; Technology aspects
- G11C2213/17—Memory cell being a nanowire transistor
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電子回路等に用いられる
トランジスタに関する。
トランジスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は一般的な３極真空管を模式的に示
した図である。３極真空管では陰極２１と陽極２２間に
電圧を印加し、陰極２１から電子を放出させ、陽極２２
で受け取る。このときグリッド２３に正電圧をかける
と、電子はグリッドに補足され陽極２２に到達する数が
減少する。このようにグリッド２３の電圧をコントロー
ルすることによって陰極２１−陽極２２間の電流を制御
することができ、トランジスタが構成できる。またこの
トランジスタは電子の走行経路を真空に保ためガラス管
２４の中に封入されている。
した図である。３極真空管では陰極２１と陽極２２間に
電圧を印加し、陰極２１から電子を放出させ、陽極２２
で受け取る。このときグリッド２３に正電圧をかける
と、電子はグリッドに補足され陽極２２に到達する数が
減少する。このようにグリッド２３の電圧をコントロー
ルすることによって陰極２１−陽極２２間の電流を制御
することができ、トランジスタが構成できる。またこの
トランジスタは電子の走行経路を真空に保ためガラス管
２４の中に封入されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた３
極真空管は、半導体トランジスタと比べると寸法が大き
いという欠点があった。このことにより、陰極２１から
陽極２２への電子の走行時間が長い、高い印加電圧が必
要等の不都合が生じ、結果として動作が遅く消費電力が
高くなっていた。また集積化にも不向きであった。
極真空管は、半導体トランジスタと比べると寸法が大き
いという欠点があった。このことにより、陰極２１から
陽極２２への電子の走行時間が長い、高い印加電圧が必
要等の不都合が生じ、結果として動作が遅く消費電力が
高くなっていた。また集積化にも不向きであった。
【０００４】本発明は、従来の３極真空管の欠点を克服
し、半導体トランジスタを上回る性能を持ったカーボン
ナノチューブを用いた超小型で超高性能のトランジスタ
を提供することを目的としている。
し、半導体トランジスタを上回る性能を持ったカーボン
ナノチューブを用いた超小型で超高性能のトランジスタ
を提供することを目的としている。
【０００５】
【発明を解決するための手段】本発明は、ゲート電極と
なるカーボンナノチューブの両端に絶縁体を介してそれ
ぞれソース・ドレイン電極が設けられ、ソース電極とド
レイン電極の間に電圧が印加されてソース電極からドレ
イン電極に向かって電子が放出され、カーボンナノチュ
ーブに印加されるゲート電圧によってドレインに到達す
る電子の数を制御することを特徴とするカーボンナノチ
ューブトランジスタである。ソース電極の電子が放出さ
れる部分は絶縁体を設けず露出しておき、電子を放出し
やすくするとよい。
なるカーボンナノチューブの両端に絶縁体を介してそれ
ぞれソース・ドレイン電極が設けられ、ソース電極とド
レイン電極の間に電圧が印加されてソース電極からドレ
イン電極に向かって電子が放出され、カーボンナノチュ
ーブに印加されるゲート電圧によってドレインに到達す
る電子の数を制御することを特徴とするカーボンナノチ
ューブトランジスタである。ソース電極の電子が放出さ
れる部分は絶縁体を設けず露出しておき、電子を放出し
やすくするとよい。
【０００６】
【作用】カーボンナノチューブは「固体物理」第２７
巻、第６号、第４４１頁（１９９２年）にあるようにナ
ノメートルサイズの黒鉛の円筒形の極微細管で、金属ま
たは半導体の性質を持つ導電体である。カーボンナノチ
ューブ（以下ナノチューブと略称する）の直径は２〜５
０ｎｍと極めて小さい。また円筒壁は炭素の６員環でで
きており、酸素や窒素等のガスは透過できない。そのた
めナノチューブの内側は製造時に真空であれば、その後
は真空に保たれる。
巻、第６号、第４４１頁（１９９２年）にあるようにナ
ノメートルサイズの黒鉛の円筒形の極微細管で、金属ま
たは半導体の性質を持つ導電体である。カーボンナノチ
ューブ（以下ナノチューブと略称する）の直径は２〜５
０ｎｍと極めて小さい。また円筒壁は炭素の６員環でで
きており、酸素や窒素等のガスは透過できない。そのた
めナノチューブの内側は製造時に真空であれば、その後
は真空に保たれる。
【０００７】このナノチューブの内側を電子の通り道と
して真空管式トランジスタを構成すれば、ナノチューブ
に正電圧を印加することで、ナノチューブ円筒壁に電子
を引きつけることができ、電流が変調できる。このナノ
チューブ真空管式トランジスタは、ナノチューブのサイ
ズを反映して極めて小型であるため、極めて低い電圧の
印加で電流が変調できる。また電子の走行距離も短くで
き、超高速で消費電力の極めて小さなトランジスタが実
現できる。
して真空管式トランジスタを構成すれば、ナノチューブ
に正電圧を印加することで、ナノチューブ円筒壁に電子
を引きつけることができ、電流が変調できる。このナノ
チューブ真空管式トランジスタは、ナノチューブのサイ
ズを反映して極めて小型であるため、極めて低い電圧の
印加で電流が変調できる。また電子の走行距離も短くで
き、超高速で消費電力の極めて小さなトランジスタが実
現できる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の実施例を説明するための図で
ある。以下図１を用いて本発明の実施例の説明を行う。
ある。以下図１を用いて本発明の実施例の説明を行う。
【０００９】銅からなるソース電極１１、同じく銅から
なるドレイン電極１２とがアルミニウム酸化物からなる
絶縁体１３をそれぞれ介してナノチューブ１４で接続さ
れている。ナノチューブはゲート電極１４となる。ソー
ス電極１１とドレイン電極１２間およびナノチューブ１
４からなるゲート電極はそれぞれ独立に電圧が印加され
る。ナノチューブゲート電極１４とソース電極１１およ
びドレイン電極１２の間は絶縁体１３によって完全に絶
縁されている。ナノチューブゲート電極１４は直径が３
０ｎｍ長さが１００ｎｍである。また絶縁体１３の厚さ
はそれぞれ１０ｎｍである。
なるドレイン電極１２とがアルミニウム酸化物からなる
絶縁体１３をそれぞれ介してナノチューブ１４で接続さ
れている。ナノチューブはゲート電極１４となる。ソー
ス電極１１とドレイン電極１２間およびナノチューブ１
４からなるゲート電極はそれぞれ独立に電圧が印加され
る。ナノチューブゲート電極１４とソース電極１１およ
びドレイン電極１２の間は絶縁体１３によって完全に絶
縁されている。ナノチューブゲート電極１４は直径が３
０ｎｍ長さが１００ｎｍである。また絶縁体１３の厚さ
はそれぞれ１０ｎｍである。
【００１０】ナノチューブゲート電極１４の円筒壁は炭
素の６員環でできており、酸素や窒素等のガスは通過で
きない。そのため製造時にナノチューブゲート電極１４
内部が真空であるならば、その後も内部はほぼ真空に保
たれる。（ナノチューブは通常、炭素電極を用いた真空
中のアーク放電で製造する。）図１のトランジスタの動
作は以下のように行われる。まずソース電極１１とドレ
イン電極１２間に電圧が印加されると、ソース電極表面
から電子が放出され、電解に引かれてドレイン電極１２
に達する。このときナノチューブゲート電極１４に正電
圧が印加されると、前記ソース電極１１から放出された
電子の軌道は曲げられ、一部の電子がナノチューブゲー
ト電極１４の方に流れる。従って、ナノチューブゲート
電極１４に印加する電圧によってソース電極１１−ドレ
イン電極１２間の電流を変調するトランジスタ動作が得
られる。
素の６員環でできており、酸素や窒素等のガスは通過で
きない。そのため製造時にナノチューブゲート電極１４
内部が真空であるならば、その後も内部はほぼ真空に保
たれる。（ナノチューブは通常、炭素電極を用いた真空
中のアーク放電で製造する。）図１のトランジスタの動
作は以下のように行われる。まずソース電極１１とドレ
イン電極１２間に電圧が印加されると、ソース電極表面
から電子が放出され、電解に引かれてドレイン電極１２
に達する。このときナノチューブゲート電極１４に正電
圧が印加されると、前記ソース電極１１から放出された
電子の軌道は曲げられ、一部の電子がナノチューブゲー
ト電極１４の方に流れる。従って、ナノチューブゲート
電極１４に印加する電圧によってソース電極１１−ドレ
イン電極１２間の電流を変調するトランジスタ動作が得
られる。
【００１１】一般に電解電子放射を得るには１０7 Ｖ／
ｃｍ程度の電解強度が必要であるが、ソース電極１１と
ドレイン電極１２間の距離が１２０ｎｍと極めて短いこ
とと、ソース電極１１とドレイン電極１２の先端は３０
ｎｍ程度であり著しく劣っており電解強度が高いことか
ら、ｍＶオーダーの電圧で動作させることが可能であ
る。またゲート電圧とソースドレイン電圧の比は、ナノ
チューブゲート電極１４の半径とソース電極１１とドレ
イン電極１２間の比（本実施例の場合１：８）に比例す
るため、ゲート電圧はソースドレイン電圧よりさらに低
くすることができ、高いゲインが得られる。
ｃｍ程度の電解強度が必要であるが、ソース電極１１と
ドレイン電極１２間の距離が１２０ｎｍと極めて短いこ
とと、ソース電極１１とドレイン電極１２の先端は３０
ｎｍ程度であり著しく劣っており電解強度が高いことか
ら、ｍＶオーダーの電圧で動作させることが可能であ
る。またゲート電圧とソースドレイン電圧の比は、ナノ
チューブゲート電極１４の半径とソース電極１１とドレ
イン電極１２間の比（本実施例の場合１：８）に比例す
るため、ゲート電圧はソースドレイン電圧よりさらに低
くすることができ、高いゲインが得られる。
【００１２】以上説明したように本実施例を用いれば、
低電圧で動作しかも高いゲインを有するトランジスタが
得られる。低電圧動作のドランジスタはスイッチ時間が
短く、消費電力が小さくなる。また、ナノチューブの寸
法を反映して、超小型のトランジスタを構成できる。
低電圧で動作しかも高いゲインを有するトランジスタが
得られる。低電圧動作のドランジスタはスイッチ時間が
短く、消費電力が小さくなる。また、ナノチューブの寸
法を反映して、超小型のトランジスタを構成できる。
【００１３】ここで、このトランジスタの製造方法を説
明する。まずアーク放電等で絶縁基板上にナノチューブ
を堆積させ、真空を破らずに別のチャンバーに移す。次
に真空蒸着法でアルミニウム薄膜を厚さ数ｎｍ堆積す
る。次にまた別のチャンバに移して酸素プラズマ中で酸
化してアルミニウム酸化物を形成する。さらに別のチャ
ンバに移送してから、基板を大きく傾けてアルゴンを用
いた異方性エッチングを行うと、ナノチューブの両端の
アルミニウム酸化物が除去されナノチューブの両端を開
口することがきる。その後銅の薄膜を形成する。これは
銅を構成元素として含むガス（有機金属化合物など）を
基板上に流し、きわめて細く絞った電子ビームをナノチ
ューブの両端のソース・ドレイン電極となる部分にだけ
照射してガスを分解するとそこに銅薄膜パターンを堆積
できる。なお電極パターンを形成するには、電子ビーム
の照射以外に、ＳＴＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅ
ｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）用の微細な針を、電
極を形成すべき部分に位置合わせし、前記のガスを流
し、基板との間に電流を流してガスを分解する方法もあ
る。
明する。まずアーク放電等で絶縁基板上にナノチューブ
を堆積させ、真空を破らずに別のチャンバーに移す。次
に真空蒸着法でアルミニウム薄膜を厚さ数ｎｍ堆積す
る。次にまた別のチャンバに移して酸素プラズマ中で酸
化してアルミニウム酸化物を形成する。さらに別のチャ
ンバに移送してから、基板を大きく傾けてアルゴンを用
いた異方性エッチングを行うと、ナノチューブの両端の
アルミニウム酸化物が除去されナノチューブの両端を開
口することがきる。その後銅の薄膜を形成する。これは
銅を構成元素として含むガス（有機金属化合物など）を
基板上に流し、きわめて細く絞った電子ビームをナノチ
ューブの両端のソース・ドレイン電極となる部分にだけ
照射してガスを分解するとそこに銅薄膜パターンを堆積
できる。なお電極パターンを形成するには、電子ビーム
の照射以外に、ＳＴＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｕｎｎｅ
ｌｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）用の微細な針を、電
極を形成すべき部分に位置合わせし、前記のガスを流
し、基板との間に電流を流してガスを分解する方法もあ
る。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ナノチュ
ーブを用いることで、極めて小型で、低電圧動作が可能
なトランジスタを提供できる。このようなトランジスタ
はスイッチング速度が大きく、消費電力が小さい等非常
に優れたトランジスタである。
ーブを用いることで、極めて小型で、低電圧動作が可能
なトランジスタを提供できる。このようなトランジスタ
はスイッチング速度が大きく、消費電力が小さい等非常
に優れたトランジスタである。
【図１】本発明の実施例を説明するためのカーボンナノ
チューブを用いたトランジスタの概略図。
チューブを用いたトランジスタの概略図。
【図２】従来の技術を説明するための３極真空管の概略
図。
図。
１１ ソース電極 １２ ドレイン電極 １３ 絶縁体 １４ カーボンナノチューブゲート電極 ２１ 陰極 ２２ 陽極 ２３ グリッド ２４ ガラス管
Claims (2)
- 【請求項１】 ゲート電極となるカーボンナノチューブ
の両端に絶縁体を介してそれぞれソース・ドレイン電極
が設けられ、ソース電極とドレイン電極の間に電圧が印
加されてソース電極からドレイン電極に向かって電子が
放出され、カーボンナノチューブに印加されるゲート電
圧によってドレインに到達する電子の数を制御すること
を特徴とするカーボンナノチューブトランジスタ。 - 【請求項２】 ソース電極の電子が放出される部分は絶
縁体が設けられていない請求項１に記載のカーボンナノ
チューブトランジスタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5266644A JPH07118270B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | カーボンナノチューブトランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5266644A JPH07118270B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | カーボンナノチューブトランジスタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07122198A JPH07122198A (ja) | 1995-05-12 |
| JPH07118270B2 true JPH07118270B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=17433697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5266644A Expired - Lifetime JPH07118270B2 (ja) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | カーボンナノチューブトランジスタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118270B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0927331B1 (en) | 1996-08-08 | 2004-03-31 | William Marsh Rice University | Macroscopically manipulable nanoscale devices made from nanotube assemblies |
| CN1249398C (zh) * | 1998-09-07 | 2006-04-05 | 坤特精密仪器有限公司 | 采用细长导电体之间的隧道效应电流的测量方法 |
| DE60044238D1 (de) * | 1999-02-22 | 2010-06-02 | Clawson Joseph E | Elektronisches bauteil auf basis von nanostrukturen |
| JP2001135251A (ja) * | 1999-03-15 | 2001-05-18 | Toshiba Corp | 多極電子管 |
| AU2001236763A1 (en) * | 2000-02-07 | 2001-08-14 | Xidex Corporation | System and method for fabricating logic devices comprising carbon nanotube transistors |
| WO2002063693A1 (fr) * | 2001-02-08 | 2002-08-15 | Hitachi, Ltd. | Dispositif electronique et source d'electronsavec nanotube de carbone |
| US7084507B2 (en) | 2001-05-02 | 2006-08-01 | Fujitsu Limited | Integrated circuit device and method of producing the same |
| KR100426495B1 (ko) * | 2001-12-28 | 2004-04-14 | 한국전자통신연구원 | 단일 탄소 나노튜브를 이용한 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
| US7276285B2 (en) * | 2003-12-31 | 2007-10-02 | Honeywell International Inc. | Nanotube fabrication basis |
| US7329931B2 (en) | 2004-06-18 | 2008-02-12 | Nantero, Inc. | Receiver circuit using nanotube-based switches and transistors |
| WO2013011399A1 (en) * | 2011-07-20 | 2013-01-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Vaccum nano electronic switching and circuit elements. |
-
1993
- 1993-10-25 JP JP5266644A patent/JPH07118270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07122198A (ja) | 1995-05-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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