JPWO2012049801A1 - 赤外線センサ材料の作製方法、赤外線センサ材料、赤外線センサ素子、赤外線イメージセンサ - Google Patents
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Abstract
本発明の赤外線センサ材料の作製方法は、ＣＮＴを溶媒中に分散させてＣＮＴ分散液を調製し、調製されたＣＮＴ分散液を原料としてＣＮＴ薄膜を成膜し、成膜したＣＮＴ薄膜をアニール処理して−１０〜５０℃における抵抗温度係数の絶対値が１％／Ｋ以上とする工程を含んでいる。
Description
本発明は、非冷却型赤外線センサに用いるボロメータ材料に適した赤外線センサ材料の作製方法、この作製方法で作製された赤外線センサ材料、この赤外線材料を利用した赤外線センサ素子、この赤外線センサ素子を利用した赤外線イメージセンサ、に関する。
全ての物質は、その物質の温度に由来する赤外線を放射している。その赤外線を検知し、観測対象の温度を検出する素子は、一般に赤外線センサと呼ばれる。このような赤外線センサをマイクロレベルでアレイ化したものが、赤外線イメージング技術に用いられる。
赤外線イメージング技術を用いることによって、観測対象の温度を画像化できるため、夜間などの暗視野においてもビデオ撮影が可能となる。そのため、赤外線イメージング技術は、防犯カメラや監視カメラなどには必須な技術となっている。また、近年では、赤外線イメージング技術はインフルエンザなどによって発熱している人を判別する用途としても、注目が集まっている。
赤外線は、可視光よりも長い波長領域の電磁波の総称である。近赤外(〜約３μｍ)、中赤外（約３〜８μｍ）、遠赤外（約８〜１４μｍ）などが、赤外線センサで応用される波長範囲となる。
遠赤外線は、大気による吸収が少ないこと、人間の体温が放射する遠赤外線が１０μｍを中心とすることなどの理由から、人間の生活環境を観測対象とした赤外線センサとして特に重要となる。
赤外線センサ材料として、ＨｇＣｄＴｅをセンサ材料とした量子型赤外線センサが広く使われている。しかしながら、量子型赤外線センサは、素子温度を少なくとも液体窒素温度（７７Ｋ）まで冷却する必要があるため、機器を冷却するための冷却装置が必要であった。よって、量子型赤外線センサは、機器の小型化に制約があった。
そこで、近年では、赤外線センサ材料として、素子を低温まで冷却する必要が無い非冷却型赤外線センサが広まっている。非冷却型赤外線センサとしては、ボロメータが広く用いられている。ボロメータは、素子の温度変化に伴う電気抵抗の変化を検出することを原理とする。特に、ボロメータとして、酸化バナジウム（以下、ＶＯｘと略す）やアモルファスＳｉなどを薄膜状に形成させた材料が製品化されている。
ボロメータの性能指標としては、いくつかのパラメータがあげられる。抵抗温度係数（ＴＣＲ）と呼ばれる電気抵抗の温度変化率(抵抗の温度変化率を抵抗値で割った値)と、比抵抗というパラメータが特に重要となる。
具体的には、ＴＣＲの絶対値が大きく、非抵抗が小さい材料が求められている。ボロメータで用いられる材料としては、半導体的な性質を示すものが適当である。ＴＣＲは負の値となる。
現在、非冷却型ボロメータに用いられているＶＯｘは、室温におけるＴＣＲが約−４％／Ｋを超えるものも報告されている(特許文献１)。量産されている製品レベルでは−１．５％／Ｋのものが使われている。
しかしながら、ＶＯｘには様々な結晶相が存在し、それぞれ特有の性質を示す。成膜時にそれらの混在比率を一定にしにくいなどの理由により、アレイ化した際に、同一ウェハ内部でも、アレイ間での性能ばらつきが必ずしも十分に小さいとはいえない。
また、ＶＯｘを成膜する際には、通常のシリコンプロセスではなく、専用のプロセスを導入する必要があるため、作製ライン自体をＶＯｘ専用にするという制約がある。また、アニール温度を４００℃以上にする必要があるなど、配線などへの影響も懸念されている。
さらに、１９９０年代には、シリコンプロセスで一貫生産が可能なアモルファスＳｉをセンサ材料としたボロメータが開発された。アモルファスＳｉは作製プロセスを簡略化できるため、生産性において有利である。
しかしながら、アモルファスＳｉは比抵抗が桁違いに大きいことや、結晶構造（アモルファス）を一様にすることが難しいという問題点もある。このような背景の中で、赤外線センサ材料としてＣＮＴ薄膜を用いる研究が報告され始めた（特許文献１）。特に、ＣＮＴの中でも、シングルウォールナノチューブ（以下、ＳＷＮＴ：Single Wall carbon NanoTube）を用いることが効果的であることが提示されている。
特許文献１に示されたＳＷＮＴ薄膜は、溶媒に分散させたＣＮＴを吸引ろ過によって膜化したものや、ステンレスメッシュを基材としてその場合成したものがあげられている。特に後者は大きなＴＣＲを示すことが報告されている。
また、赤外線センサが吸収する赤外線波長が、ＣＮＴの直径に依存する性質を利用する点をより明確に示した提案もある(特許文献２)。
ＣＮＴ薄膜の性状を変える試みは、ＣＮＴ薄膜をアニールすることなどが提示されている(特許文献３)。ただし、特許文献３においては、ＣＮＴ薄膜にポリマーを混入させており、ポリマーの性状がアニールによって変化する効果を利用している。また、特許文献３で提示されたＣＮＴ薄膜は、導電性薄膜として用いられており、赤外線センサ材料としては用いられることは言及されていない。
さらに、ＣＮＴは、揮発性の高いジクロロエタンなどの溶媒に分散性がよいため、スピンコート法、塗布法、印刷法などといった比較的良好な生産性のプロセスを用いることができる。そのため、ＣＮＴは、必ずしもシリコンプロセスのような大掛かりなプロセス設備を必要とはしない。
従来の赤外線センサ材料としては、ＶＯｘなどの材料が普及している。しかしながら、ＶＯｘの成膜がシリコンプロセスとは必ずしも整合性が高くはないため、赤外線センサの生産性を低くする要因となっている。
また、赤外線センサ材料としては、アモルファスシリコンなども普及している。しかしながら、やはりシリコンプロセスを用いる必要があるため、生産性をあるレベルよりも向上させることが難しいという問題点がある。
特許文献１で示されたＣＮＴ薄膜のＴＣＲは、温度依存性が大きく、液体窒素温度近辺において始めて十分なＴＣＲが得られる程度のものである。そのため、特許文献１で示されたＣＮＴ薄膜は、室温では十分なＴＣＲが得られないという問題点がある。
特許文献２で提示された原理では、ＳＷＮＴの直径に依存するバンドギャップを利用するため、ＨｇＣｄＴｅなどの量子型赤外線センサのように、低温にする必要がある。そのため、特許文献２で提示された原理は、室温近辺での使用には適していない。
特許文献３で示されたＣＮＴ薄膜は、ポリマーを主成分とするため、電気抵抗を低くするためには厚膜化する必要があるという問題点がある。
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、比較的良好な生産性で作製できるＣＮＴ薄膜を、比較的低温でアニール処理することによって、従来よりも良好な生産性で作製できる赤外線センサ材料の作製方法を提供するものである。
本発明の赤外線センサ材料の作製方法は、ＣＮＴを溶媒中に分散させてＣＮＴ分散液を作製し、作製されたＣＮＴ分散液を原料としてＣＮＴ薄膜を成膜し、成膜したＣＮＴ薄膜をアニール処理して−１０〜５０℃における抵抗温度係数の絶対値が１％／Ｋ以上とする工程を含んでいる。
本発明の赤外線センサ材料は、本発明の作製方法で作製され、上記抵抗温度係数の絶対値が１％／Ｋ以上である。
本発明の赤外線センサ材料は、 −１０〜５０℃における抵抗温度係数の絶対値が１％／Ｋ以上であるＣＮＴ薄膜を含んでいる。
本発明の赤外線センサ素子は、本発明の赤外線センサ材料を利用する。
本発明の赤外線イメージセンサは、本発明の赤外線センサ素子が二次元状に配列されている。
本発明の作製方法によれば、比較的成膜の簡単なＣＮＴを薄膜化すればよいため、プロセス生産性を向上させることができる。また、比較的低温である３００℃以下のアニールによっても、十分に大きなＴＣＲをもつ赤外線センサ材料を得ることができる。具体的には、−１０〜５０℃におけるＴＣＲの絶対値が１％／Ｋを超える赤外線センサ材料を得ることが可能となる。これらの利点を生かすと、必ずしもシリコン基板を用いる必要はなく、例えば、ポリイミド基板などのプラスチック基板を用いた、良好な生産性の赤外線センサを作製することも可能となる。
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宣説明を省略する。ただし、本実施形態で例示した構造および構成は、その効果を発現させるための一例である。その構造および構成は、これ以降に示したものに限定されるわけではない。
本実施形態の赤外線センサ材料の作製方法は、ＣＮＴを溶媒中に分散させてＣＮＴ分散液を調製し、調製されたＣＮＴ分散液を原料としてＣＮＴ薄膜を成膜し、成膜したＣＮＴ薄膜をアニール処理してＴＣＲの絶対値を１％／Ｋ以上とする工程を含んでいる。
本実施形態の作製方法によれば、比較的成膜の簡単なＣＮＴを薄膜化すればよいため、プロセス生産性を向上させることができる。また、比較的低温である３００℃以下のアニールによっても、十分に大きなＴＣＲをもつ赤外線センサ材料を得ることができる。
具体的には、本実施形態の作製方法によれば、ＴＣＲの絶対値が１％／Ｋを超える赤外線センサ材料を得ることが可能となる。これらの利点を生かすと、必ずしもシリコン基板を用いる必要はなく、例えば、ポリイミド基板などのプラスチック基板を用いた、良好な生産性で赤外線センサを作製することも可能となる。以下、より詳細に説明する。
（分散液調整方法）
ＣＮＴ分散液は、ＣＮＴ（ＳＷＮＴ）を適正な溶媒に分散することで得ることができる。溶媒としては、例えば、１，２−ジクロロエタン（以下、ジクロロエタン）などが適当である。
ＣＮＴ分散液は、ＣＮＴ（ＳＷＮＴ）を適正な溶媒に分散することで得ることができる。溶媒としては、例えば、１，２−ジクロロエタン（以下、ジクロロエタン）などが適当である。
ただし、溶媒に関しては、ここであげたものに限らず、ＣＮＴの分散性が高く、かつ揮発性が高いものが適当である。このような溶媒としては、例えば、ＤＭＦ(N,N-dimethylformamide)などの有機溶媒、メタノール、エタノール、ＩＰＡ(Isopropyl Alcohol)などのアルコール系溶媒、アセトンなどのケトン系溶媒、さらには水などの極性溶媒が利用できる。
（薄膜作製方法）
薄膜作製方法としては、スピンコート法、滴下法、印刷法などを用いることができる。成膜においては、一回の滴下で行うことが望ましいが、所定の膜厚を得るために複数回滴下してもよい。ただし、成膜方法はここであげた方法に限定はせず、その他の方法を用いてもよい。
薄膜作製方法としては、スピンコート法、滴下法、印刷法などを用いることができる。成膜においては、一回の滴下で行うことが望ましいが、所定の膜厚を得るために複数回滴下してもよい。ただし、成膜方法はここであげた方法に限定はせず、その他の方法を用いてもよい。
（ＣＮＴ薄膜のアニール処理）
ＣＮＴ薄膜に関しては、大気中で１５０〜３５０℃の範囲で行うことが適当である。より望ましくは２００〜３４０℃、さらに望ましくは２４０〜３２０℃の範囲である。これは図５および図６の結果で示したとおり、２８０℃程度でアニールしたサンプルにおいて、抵抗温度係数が最も大きく、かつ電気抵抗も小さいため、電気抵抗と抵抗温度係数のバランスが最もよくなっている。
ＣＮＴ薄膜に関しては、大気中で１５０〜３５０℃の範囲で行うことが適当である。より望ましくは２００〜３４０℃、さらに望ましくは２４０〜３２０℃の範囲である。これは図５および図６の結果で示したとおり、２８０℃程度でアニールしたサンプルにおいて、抵抗温度係数が最も大きく、かつ電気抵抗も小さいため、電気抵抗と抵抗温度係数のバランスが最もよくなっている。
下限温度に関しては、１５０℃アニールでも多少の効果がみられ、２００℃、２４０℃ではさらに抵抗温度係数が大きくなっていく。また、上限温度に関しては、３００℃を超えると、ＣＮＴ自体の焼失が起こるため、下限値に対応させて上限値を下げ、より範囲を限定している。電気抵抗に関しては、３２０℃以上ではさらに大きくなることが予想され、ＴＣＲも低下する方向に向かっているので、最終的には３２０℃が上限の適値である。ただし、実際には、３００℃くらいで抑えておくのが良い。以上の考えを元に、最終的に２４０〜３２０℃という温度範囲に設定した。
上述のようなアニール処理の雰囲気は酸素を含むとよい。その場合、酸素の濃度は、２０％程度が適切である。これは、通常の大気中でのアニールで十分な効果が得られるためである。また、上述のようなアニール処理は、２時間未満で完了することがよい。例えば、３０分程度でも十分である。これは、アニール時間が短いほうが、ＣＮＴ自体の焼失を進行させないですむためである。ただし、ここで示した酸素濃度は一具体例であり、本願発明を限定するものではない。また、アニール時間に関しては、２００〜２６０℃といった比較的低温においては、２時間以上アニールしてもよい。
なお、上述のようなアニール処理によってＣＮＴ薄膜中に含有されるＣＮＴのうち、ＣＮＴ骨格の５０％以上を損傷させないことがよい。これは、ＣＮＴ骨格の５０％以上が焼失・損傷してしまうと、著しい電気抵抗の増大が起こるためである。
また、上述のように形成されるＣＮＴ薄膜を構成するＣＮＴの主成分がシングルウォールナノチューブであるとよい。これは、前述の通り、ボロメータ材料としては、半導体成分が多い方が抵抗温度係数を増大させるためには有利であり、シングルウォールナノチューブが、半導体成分と金属成分を分離できること、また、半導体成分が多い材料を作製することが容易であることなどの要因のためである。
（ＣＮＴ薄膜の素子化）
ＣＮＴ薄膜は、適当な構造をもった赤外線センサの赤外線センサ材料として用いる。赤外線センサとしては、単素子のものであってもよく、イメージセンサに用いられるような二次元に配列したアレイ状であってもよい。
ＣＮＴ薄膜は、適当な構造をもった赤外線センサの赤外線センサ材料として用いる。赤外線センサとしては、単素子のものであってもよく、イメージセンサに用いられるような二次元に配列したアレイ状であってもよい。
赤外線センサ素子１１の各々は、図１に示したように、Ｓｉ基板１４などの基板を中空にした構造を取り、絶縁膜１３上に形成された二つの電極１２の間に、ＣＮＴ薄膜１５を成膜した構成となっている。
二次元的な画像を得る場合には、例えば、図２に示したような赤外線センサ１０からなる赤外線センサ素子１１のアレイを形成し、読出し回路による電気的な信号処理によって、画像化することができる。図１および図２においては、読出し回路などの周辺部分を省略してある。
ただし、赤外線センサ素子１１の構造は、図１に示した構成に限らず、例えば、中空部分を設けなかったり、Ｓｉ基板１４の変わりにプラスチック製基板を用いたりしてもよい。ＣＮＴ薄膜１５の電気抵抗の温度変化をとらえることができる構造であればよい。
ＣＮＴ薄膜を用いた赤外線センサの作製工程は、例えば、従来のＶＯｘを赤外線センサ材料とした赤外線センサの作製において、赤外線センサ材料を成膜する条件が異なるだけであり、その他の工程には従来の作製プロセスを用いることができる。そのため、赤外線センサを用いた赤外線イメージセンサのような微細構造にも容易に適用することができる。
また、ＣＮＴ薄膜を用いた赤外線センサは、成膜プロセスおよびアニールプロセスで３００℃未満でも作製することが可能であるため、ポリイミド基板などのプラスチックを基材としたセンサにも応用可能である。
なお、シングルウォールナノチューブの９０％以上が半導体成分でもよい。ＳＷＮＴが半導体的であると、抵抗温度係数が負の方向に向かう。ＳＷＮＴが金属的だと、抵抗温度係数は正の方向に向かう。
ＳＷＮＴ薄膜では、これらが混合した状態であり、それぞれを足し合わせた結果が、実質的な抵抗温度係数となる。通常は、半導体的な温度依存性の方が大きいため、抵抗温度係数は負の値を示す。
通常、半導体の抵抗温度係数は負である。ボロメータ材料としては、半導体の抵抗温度係数が大きいということを利用するので、半導体成分が９０％以上あることが有利である。数値的には、半導体成分が５０％を超える、より好ましくは９０％以上である。
[実施例]
以下、実施例を示すことにより、本発明のＣＮＴ薄膜について具体的に説明する。
以下、実施例を示すことにより、本発明のＣＮＴ薄膜について具体的に説明する。
（実施例１）
ＳＷＮＴ(Southwest Nanotechnologies,Inc社製）１０ｍｇを、ジクロロエタン１００ｍｇ中に入れ、超音波分散し、ＣＮＴ分散液を作製した。さらに、作製したＣＮＴ分散液を適度な濃度に希釈した。
ＳＷＮＴ(Southwest Nanotechnologies,Inc社製）１０ｍｇを、ジクロロエタン１００ｍｇ中に入れ、超音波分散し、ＣＮＴ分散液を作製した。さらに、作製したＣＮＴ分散液を適度な濃度に希釈した。
前述のＣＮＴ分散液を、ＳｉＯ２基板上に適量滴下し、スピンコート法によってＣＮＴ薄膜を作製した（以下、ＳｉＯ２基板上に成膜したＣＮＴ薄膜を、単にＣＮＴ薄膜と呼称する）。
前述のＣＮＴ薄膜を、８０℃のオーブンで数１０分乾燥し、余分な溶媒を揮発させた。さらに、このＣＮＴ薄膜を、１５０℃のホットプレート上で３０分程度加熱した。このＣＮＴ薄膜を、大気中２８０℃で１時間アニールした。ここで示した一連のＣＮＴ薄膜作製プロセスは、図３にまとめた。
（実施例２）
実施例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、大気中２００℃で１時間アニール処理を行った。
実施例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、大気中２００℃で１時間アニール処理を行った。
（実施例３）
実施例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、大気中２４０℃で１時間アニール処理を行った。
実施例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、大気中２４０℃で１時間アニール処理を行った。
（実施例４）
実施例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、大気中３２０℃で１時間アニール処理を行った。
実施例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、大気中３２０℃で１時間アニール処理を行った。
（比較例１）
ＳＷＮＴ(Southwest Nanotechnologies,Inc社製）１０ｍｇを、ジクロロエタン１００ｍｇ中に入れ、超音波分散し、ＣＮＴ分散液を作製した。さらに、作製したＣＮＴ分散液を適度な濃度に希釈した。
ＳＷＮＴ(Southwest Nanotechnologies,Inc社製）１０ｍｇを、ジクロロエタン１００ｍｇ中に入れ、超音波分散し、ＣＮＴ分散液を作製した。さらに、作製したＣＮＴ分散液を適度な濃度に希釈した。
ＣＮＴ分散液を、ＳｉＯ２基板上に適量滴下し、スピンコート法によってＣＮＴ薄膜を作製した（以下、ＳｉＯ２基板上に成膜したＣＮＴ薄膜を、単にＣＮＴ薄膜と呼ぶ）。前述のＣＮＴ薄膜を、８０℃のオーブンで数１０分乾燥し、余分な溶媒を揮発させた。比較例１においては、８０℃乾燥後、特別な熱処理を加えなかった。
（比較例２）
比較例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、１５０℃のホットプレート上で３０分程度加熱した。比較例２では、１５０℃加熱後、特別な熱処理を加えなかった。
比較例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、１５０℃のホットプレート上で３０分程度加熱した。比較例２では、１５０℃加熱後、特別な熱処理を加えなかった。
（比較例３）
比較例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、１５０℃のホットプレート上で３０分程度加熱した。比較例３では、さらに、大気中３５０℃で１時間アニールした。
比較例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、１５０℃のホットプレート上で３０分程度加熱した。比較例３では、さらに、大気中３５０℃で１時間アニールした。
（比較例４）
比較例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、１５０℃のホットプレート上で３０分程度加熱した。比較例４では、さらに、大気中２８０℃で２時間アニールした。
比較例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、１５０℃のホットプレート上で３０分程度加熱した。比較例４では、さらに、大気中２８０℃で２時間アニールした。
（比較例５）
比較例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、１５０℃のホットプレート上で３０分程度加熱した。比較例５では、さらに、大気中２８０℃で３時間アニールした。
比較例１と同様に作製したＣＮＴ薄膜を、１５０℃のホットプレート上で３０分程度加熱した。比較例５では、さらに、大気中２８０℃で３時間アニールした。
（実験結果）
実施例１で作製したＣＮＴ薄膜の表面ＳＥＭ像を、図４に示した。低倍率（×１０００）では、均一に成膜されていることが確認でき、均一にポアが形成されているようにみえる。
実施例１で作製したＣＮＴ薄膜の表面ＳＥＭ像を、図４に示した。低倍率（×１０００）では、均一に成膜されていることが確認でき、均一にポアが形成されているようにみえる。
高倍率（×５０００）では、比較的大きなポアと比較的小さなポアが散りばめられていることが確認でき、これらがＣＮＴのネットワーク構造からなることが確認できる。
実施例および比較例のＣＮＴ薄膜の膜厚を以下のようにして測定した。まず、ＣＮＴ薄膜を塗布したＳｉＯ２基板を割ることで断面を出す。そして、その断面をＳＥＭで観察することでＣＮＴ薄膜の膜厚を測定した。
実施例および比較例に示したＣＮＴ薄膜の膜厚は、０．５〜１．０μｍの範囲内にあり、平均的な膜厚は０．７〜０．８μｍであった。なお、ＣＮＴ薄膜の製膜条件によるばらつきや、アニール処理によるＣＮＴの一部焼失などによって、実際の数値は変動する。
実施例および比較例に示したＣＮＴ薄膜の膜厚は、０．５〜１．０μｍの範囲内にあり、平均的な膜厚は０．７〜０．８μｍであった。なお、ＣＮＴ薄膜の製膜条件によるばらつきや、アニール処理によるＣＮＴの一部焼失などによって、実際の数値は変動する。
サンプルの電気測定結果を、図５および図６に示した。図５が抵抗温度係数（ＴＣＲ）、図６が電気抵抗のアニール温度による変化を示している。電気測定においては、それぞれのサンプル表面に箔状の電極をあて、それぞれのサンプルに最適な電流値を通電し、電圧値の温度変化（−１０〜５０℃）を測定することで求めた。
赤外線センサ材料としては、ＴＣＲの絶対値が大きく、電気抵抗が小さいことが求められる。この条件から判断すると、電気抵抗がやや大きくなるものの、ＴＣＲの観点からみて、実施例１のサンプルが最もよいことが確認できる。
実施例２および実施例３のサンプルでも、ＴＣＲの絶対値が１％を超えているが、実施例１のサンプルには及ばないことが確認できる。また、実施例４のサンプルでは、ＴＣＲが低下しているとともに、電気抵抗が倍増してしまうため、アニール温度が高すぎると不適切であることが確認できる。
実際に、比較例３のサンプルでは、ＣＮＴ自体の焼失が始まるため、電気抵抗が著しく増加して測定不能となった。また、比較例１および比較例２では、十分なアニール効果が得られていないことが確認できる。
比較例４では、ＴＣＲは−１．６％／Ｋであったが、電気抵抗が５０ＭΩに増大した。また、比較例５では、電気抵抗が著しく増加して測定不能となった。これは、アニール時間を増大すると、ＣＮＴ薄膜中のＣＮＴの消失する割合が大きくなることに起因している。すなわち、２８０℃でアニールする場合のアニール時間は、２時間未満に設定することが望ましい。
上述のように、本発明の方法を用いることによって、赤外線センサに最適な赤外線センサ材料を得られることが確認できた。なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。
この出願は、２０１０年１０月１３日に出願された日本特許出願特願２０１０−２３０２２５を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。
Claims (11)
- ＣＮＴ（Carbon NanoTube）を溶媒中に分散させてＣＮＴ分散液を調製し、
前記ＣＮＴ分散液を原料としてＣＮＴ薄膜を成膜し、
前記ＣＮＴ薄膜をアニール処理して、前記ＣＮＴ薄膜の−１０〜５０℃における抵抗温度係数の絶対値を１％／Ｋ以上とする工程を含む、
赤外線センサ材料の作製方法。 - 請求項１に記載の赤外線センサ材料の作製方法において、
前記アニール処理を行う雰囲気が酸素を含む、赤外線センサ材料の作製方法。 - 請求項１または２に記載の赤外線センサ材料の作製方法において、
前記アニール処理の温度が２００〜３４０℃の範囲内である、赤外線センサ材料の作製方法。 - 請求項１ないし３いずれか一項に記載の赤外線センサ材料の作製方法において、
前記アニール処理の時間が２時間未満である、赤外線センサ材料の作製方法。 - 請求項１ないし４いずれか一項に記載の赤外線センサ材料の作製方法において、
前記アニール処理によって前記ＣＮＴ薄膜中に含有されるＣＮＴのうちＣＮＴ骨格の５０％以上を損傷させない、赤外線センサ材料の作製方法。 - 請求項１ないし５いずれか一項に記載の作製方法で作製され、−１０〜５０℃における前記抵抗温度係数の絶対値が１％／Ｋ以上である、赤外線センサ材料。
- −１０〜５０℃における抵抗温度係数の絶対値が１％／Ｋ以上であるＣＮＴ薄膜を含む、赤外線センサ材料。
- 請求項６または７に記載の赤外線センサ材料において、
前記ＣＮＴ薄膜を構成するＣＮＴの主成分がシングルウォールナノチューブである、赤外線センサ材料。 - 請求項８に記載の赤外線センサ材料において、
前記シングルウォールナノチューブの９０％以上が半導体成分である、赤外線センサ材料。 - 請求項６ないし９のいずれか一項に記載の赤外線センサ材料を利用する赤外線センサ素子。
- 請求項１０に記載の赤外線センサ素子が二次元状に配列されている赤外線イメージセンサ。
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