ナノエレクトロニクス用の化学的に分離された炭素ナノチューブの評価
Li Zhang1, Sasa Zaric, Xiaomin Tu
1Department of Chemistry and Laboratory for Advanced Materials, Stanford University, Stanford, California 94305, USA.
Journal of the American Chemical Society
|February 7, 2008
まとめ
高性能単壁カーボンナノチューブ (SWNT) 電子機器を達成するには,正確なキラリティの分離が必要です. この研究では,SWNT分離のためのクロマトグラフィックとスペクトロスコピーの組み合わせ方法を実証し,高いオン/オフ比率を持つフィールド効果トランジスタ (FET) の製造を可能にします.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
- 電子工学 電子工学 エンジニアリング
背景:
- 高性能の単壁カーボンナノチューブ (SWNT) 電子機器は,成長した材料の広範な分布によって妨げられています.
- 既存の分離技術では,金属または半導体ナノチューブで濃縮された材料が得られるが,電気測定とデバイス製造による検証は限られている.
研究 の 目的:
- DNA機能化されたHiPco SWNTの長さ,直径,キラリティの分離を行う.
- 分離されたSWNTを,光発光刺激スペクトロスコーピー,光吸収スペクトロスコーピー,および電気輸送測定を用いて特徴づけること.
- 高性能なSWNTベースのフィールド効果トランジスタ (FET) の製造のための化学分離の有効性を評価する.
主な方法:
- DNA機能化されたHiPco SWNTはクロマトグラフィを用いて分離した.
- チラリティ,直径,長さの特徴は,光発光刺激スペクトロスコーピーと光学吸収スペクトロスコーピーを使用して行われた.
- SWNTの特性とデバイスの性能を評価するために,電気輸送測定が行われました.
主要な成果:
- クロマトグラフィの分離により,さまざまな程度のキラリティと直径の分離が達成され,直径が大きい管の効果は低下した.
- 組み合わせたスペクトル測定と電気測定は,個々の技術よりもSWNT分離品質のより深い洞察を提供しました.
- 小径でキラリティが低い半導体SWNT分子を用いて製造されたFETデバイスは,高いオン/オフ電流比 (最大10^5) を示した.
- 化学的に分離されたSWNTを使用したショートチャネルFETは高い性能を示し,半導体種を成功裏に濃縮することが示されました.
結論:
- 化学分離方法の改善は,高性能なSWNT電子機器の大規模生産に不可欠です.
- この研究は,高度なナノ電子機器のための化学的に分離されたSWNTの可能性を強調しています.
- 次世代のナノエレクトロニクスには,大きな直径のSWNTを分離するためのさらなる開発が必要である.
