고순도 실시간 바카라 탄소 나노 튜브를 사용한 고성능 트랜지스터 제조

바카라 커뮤니티 (Yoshikawa Hiroyuki의 회장) (이하 "AIST"라고 불림) Nanotube Applied Research Center [회장 IIJIMA SUMIO] KAZAWI SAI (kazaoui) Nanotechnology Research Division Minami Shinji의 연구 부서 최고 수사관 겸 연구 부서는 선택적으로 추출 된 고도의 순도 실시간 바카라를 선택했습니다단일 벽 탄소 나노 튜브 (이하 "SWCNT")를 사용하여 고성능 트랜지스터를 개발했습니다

트랜지스터에 우수한 전기 특성을 갖는 SWCNT의 응용을 위해서는 고순도가 필요합니다실시간 바카라 swcnt사용해야합니다 이번에는Polyfluorene (이하 "PFO")공액 폴리머솔루션에 SWCNT를 분산시키기 위해 분산제로 사용됩니다울트라 원심 분리8725_8861ON/OFF비율10⁵위,이동성2cm²/vs 이상과 같은 우수한 특성을 나타 냈습니다 이 결과는 대량 생산에 적합한 솔루션 공정을 사용하여 SWCNT 박막 트랜지스터의 실현에 상당한 기여를 할 것으로 예상됩니다

이 연구 결과는 2008 년 6 월 9 일 American Physics Association에서 발표했습니다응용 물리학 편지온라인 잡지 (6 월 10 일 일본 시간)에 게시 될 예정입니다
*Appl 물리 레트 사람92 (24), 243112 (2008)

그림 1 : SWCNT 분산, 초 원심 분리 절차 및 SWCNT 트랜지스터

최근 몇 년 동안 우수한 전기 및 기계적 특성을 가진 SWCNT는 차세대 나노 전자 장치 재료로 주목을 끌었습니다 특히, 실시간 바카라 SWCNT를 사용한 트랜지스터는 높은 이동성, 고속 및 투명 트랜지스터 일 것으로 예상됩니다 하나의 실시간 바카라 SWCNT를 사용하는 고성능 트랜지스터가 이미보고되었지만 하나의 SWCNT를 사용하여 트랜지스터를 빌드하는 것은 매우 어렵고 실용적인 장치에 연결하기가 매우 어렵습니다 반면, SWCNT 박막을 사용하는 트랜지스터는 비용이 적고 대량 생산이 뛰어나고 해당 지역을 쉽게 늘릴 수 있기 때문에 실용 장치를 실현하는 방법으로 유망한 것으로 간주됩니다 그러나, 일반적으로, SWCNT 원료는 실시간 바카라 SWCNT 외에 다수의 금속 SWCNT 및 불순물을 함유한다 트랜지스터의 성능은 상당한 양의 금속 SWCNT 및 금속 불순물에 의해 크게 감소 될 것이며, 매우 높은 순도 실시간 바카라 SWCNT를 분리하고 추출하는 기술 개발에 대한 강력한 수요가있었습니다

AIST는 SWCNT를 사용하여 전자 장치를 실현하기 위해서는 필름을 분산시키고 얇게하는 것이 필수적이며 다양한 방법을 사용하여 SWCNT 분산 및 SWCNT 박막을 개발하는 것이 필수적이라고 생각했습니다 결과 중 하나는 공액 폴리머를 사용하여 분산 및 가늘어지는 방법이었으며 2005 년 에이 방법을 사용하여 SWCNT 박막을 사용하여 광전 전환 장치 및 전기 발광 장치에 대해보고했습니다 그곳에서, 폴리 페닐 렌 비닐 렌 공액 중합체를 사용하여 분산시키고, 불용성 성분을 종래의 원심 분리에 의해 제거한 다음, SWCNT 박막을 형성 하였다 2007 년 영국 연구 그룹은 AIST에 의해 개발 된 분산 방법을 상이한 공액 중합체 인 PFO에 적용했으며, 원심 분리 후 상청액에서 실시간 바카라 SWCNT가 선택적으로 분산되었다고보고했다 그러나, 고순도 실시간 바카라 SWCNT의 추출 또는 박막은 불가능했다 재 입원을 통해 그룹 실험 결과를 확인한 후, AIST는 또한 대단한 SWCNT 분산을 분리하고 추출하기 위해 준비된 SWCNT 분산의 초 원심 분리를 수행했으며, 실시간 바카라 SWCNT를 얇게하기위한 연구를 진행하고 있습니다

고급 실시간 바카라 SWCNT를 선택적으로 추출하는 절차는 다음과 같습니다 상업적으로 이용 가능한 SWCNT 원료 분말 (직경 08-12nm) 및 PFO는 유기 용매에 혼합되어 초음파에 의해 격렬하게 분산된다 (실시간 바카라 SWCNT 및 금속 SWCNT 외에, 원료 분말은 촉매에서 유래 한 탄소 불순물 및 금속 불순물을 함유하고있다) 생성 된 검은 분산이 초 중심 분산기 (가속도 : 150,000 g = 표면의 중력의 150,000 배)에 적용될 때, 잘 전달 된 실시간 바카라 (SPCNT) 만 남아있다 SWCNT, 불충분 한 분산, 불순물) 용기 바닥에 침전됩니다 PFO는 실시간 바카라 SWCNT 만 선택적으로 분배하기 때문입니다

상청액의 흡수 스펙트럼을 측정하여 금속 SWCNT의 강수 과정을 추적했습니다 금속 SWCNT로부터의 신호는도 1의 스펙트럼의 직사각형 부분으로 둘러싸인 부분에 나타난 것으로 알려져있다 실시간 바카라 SWCNT의 신호는 더 긴 파장쪽에 나타납니다 선택성이없는 분산제 (계면 활성제)가 사용될 때 (파란색 라인 A), 둘 다의 신호 (미세 피크 그룹)는 거의 동일한 강도입니다 반면, PFO가 사용될 때 (빨간색 선 B, 검은 선 C) 금속 SWCNT의 신호는 거의 나타나지 않습니다 세부적으로 고려할 때, 초 원심 분리 시간이 30 분 (적색 라인 B) 일 때 금속 SWCNT로부터 매우 적은 양의 신호가 있지만 초 원심 분리 시간이 60 분 (검은 색 라인 C)이면 금속 SWCNT의 신호가 완전히 사라 졌다는 것이 밝혀졌습니다 즉, PFO를 사용하여 분산시키고 60 분 동안 초 원심 분리함으로써, 금속 SWCNT의 농도는 검출 한계 아래로 감소되었다 또한, 배경 흡수는 탄소 불순물로 인한 것으로 생각되지만 A → B → C 순서로 크게 감소되며 금속 SWCNT뿐만 아니라 불순물도 제거 할 수 있음을 알 수 있습니다

그림 4 실시간 바카라 SWCNT 트랜지스터 (채널 폭 : 400 µm, 채널 길이 : 5 µm, 실리콘 산화물 두께 : 500 nm)의 상세한 특성 : (a) 배수 전류 (id) vs 게이트 전압 (vg) 곡선,현재value (ion), 전류 값 (iOFF) 및임계 값 경사(SP) (b) 배수 전류 (Id) vs 배수 소스 전압 (vDS) 곡선, 게이트 전압 (vg)는 -15V, -20V, -25V, -30V입니다

이러한 방식으로 제작 된 실시간 바카라 SWCNT 분산에서, 분산제 인 다량의 PFO가 남아있다 SWCNT 트랜지스터를 제조하려면 나머지 PFO를 제거해야합니다 여과, 세척 및 가열 처리와 같은 방법을 결합하여 최적의 조건을 검색하여 대부분의 PFO를 성공적으로 제거했습니다 또한, 스핀 코팅 등에 의한 필름을 얇게하기위한 조건이 또한 조사되었고, 남은 PFO 양과 고품질이 거의없는 고품질 실시간 바카라 SWCNT 박막의 생산

실시간 바카라 SWCNT의 스핀 코팅 된 박막으로부터 제조 된 트랜지스터의 특성의 예는도 1에 도시되어있다 3 (도 2의 상청액 B 및 C로 만든) 이는 게이트 전압의 변화에 의해 전류 흐름이 제어 될 수있는 정도를 나타내며 트랜지스터의 가장 중요한 특성 중 하나입니다 블랙 라인 C의 경우 현재는 5 배 (ON/OFF비율 10⁵레드 라인 B는 최대 5-6 배 (로그 척도에 유의하십시오) 이는 매우 적은 양의 금속 SWCNT와 B에 남아있는 불순물로 인해 누출 전류가 발생하기 때문에 트랜지스터의 특성을 크게 줄입니다 즉, 우수한 트랜지스터 특성은 60 분 동안 초 원심 분리 및 금속 SWCNT 등을 제거함으로써 만 달성됩니다ON/OFF비율 10⁵위의 결과는 솔루션 프로세스에 의해 생성 된 SWCNT 박막 트랜지스터에 대해 최고의 성능을 보여줍니다 동일한 방법을 사용하여 만든 10 개의 트랜지스터 중 5 개는 10⁵OverON/OFF비율 쇼, 기타 10³-10⁴주문에 관한 것이 었습니다 위에서 언급했듯이, 현재 데이터 재현성은 불충분하지만, 우리는 개선 된 제조 공정을 통해 개선을 달성 할 수 있다고 생각합니다 실시간 바카라 SWCNT 트랜지스터의 상세한 특성은도 1에 도시되어있다

14794_15077ON/OFF비율은 스핀 코팅 필름의 비율과 거의 동일하며 전도도 특성이 향상되었습니다 이 결과에서 추정 된 이동성은 2cm²/vs입니다 이 값은 이전에보고 된 SWCNT 박막 트랜지스터와 유사하지만ON/OFF비율은 10⁵는 실질적인 이점입니다

그림 5 (a) Dielectophoresis에 의해 소스와 드레인 전극 사이에 방향이있는 SWCNT 네트워크 (AFM 이미지) (b) 실리콘 기판 상에 제조 된 SWCNT 트랜지스터 (A)의 AFM 이미지는 빨간색 원에서 확대됩니다

앞으로 실시간 바카라 SWCNT의 추출 효율을 향상시키기 위해 실시간 바카라 SWCNT 만 PFO에 의해 분배되는 메커니즘을 명확히하기 위해 기본 연구를 수행 할 것입니다 반면에, 적용 측면에서, 우리는 기판의 표면 처리, 전극 재료를 검사하고, SWCNT 밀도를 증가시키고, SWCNT 직경을 최적화하는 등을 통해 트랜지스터 성능을 더욱 향상시키는 것을 목표로한다 우리는 회사 및 기타 회사와 협력하여 이러한 장치의 연구 및 개발을 촉진하고 SWCNT 장치에 대한 실제 응용 프로그램 및 개발을 목표로하는 연구를 홍보 할 것입니다

또한 AIST 나노 기술 연구 부서는 또한 SWCNT의 분리 기술로서 밀도 구배 원심 분리 및 겔 전기 영동의 개발을 촉진하고있다 이들은 실시간 바카라와 금속 모두를 회수 할 수 있고 수율이 높다는 이점이 있습니다 반면에,이 방법은 현재 수율이 낮지 만 실시간 바카라 SWCNT는 순도가 높다는 이점이 있습니다 이 계획은 계속 협력하여 응용 프로그램의 목적에 맞는 보완 기술로 개발하는 것입니다

◆ 단일 벽 탄소 나노 튜브 (SWCNT)/실시간 바카라 SWCNT/Metal SWCNT

직경은 약 07 내지 4 nm (1 nm = 10 억 미터) 인 탄소 원자로 구성된 원통형 물질 길이는 보통 몇 µm ~ 수십 µm이지만 일부는 몇mm에 도달 할 수 있습니다 기본 구조는 탄소 원자에 의해 형성된 일반 육각형이다 육각형의 정렬의 차이로 인해 실시간 바카라와 금속이 될 수있는 매우 독특한 특성을 가지고 있습니다 현재의 합성 기술을 사용하여 만든 SWCNT는 실시간 바카라 SWCNT 및 금속 SWCNT의 혼합물이며, 이론적으로 실시간 바카라의 2/3 및 금속의 1/3입니다 이것들을 분리하는 방법은 중요한 연구 주제입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 공액 중합체/폴리 플루오렌 (PFO)

오랫동안 탄소 원자를 결합하여 형성된 중합체, 단일 결합 및 이중 결합은 서로 교대로 연결되며 공액 중합체라고합니다 π 전자라고하는 이동 전자는 커플 링 방향을 따라 분포되어 다양한 광학 및 전기 특성 및 기능을 발휘합니다 폴리 아세틸렌 및 폴리 페닐 렌 비닐 렌은 전형적인 공액 중합체이지만, 최근에는 폴리 플루오렌 [PFO : 정확하고 폴리 (9,9-Dioctylfluorenyl-2,7-DIYL)]는 광학 및 전자 장치의 중합체로서 관심을 끌고 있습니다 이 연구의 결과는 PFO가 광학 및 전자 기능 외에 새로운 가능성과 용도를 가지고 있음을 보여줍니다[참조로 돌아 가기]

◆ 초 원심 분리

다른 밀도로 구성 요소를 분리하기 위해 원심력을 적용하기 위해 샘플 용액을 고속으로 회전시키는 기술을 원심 분리라고합니다 이 중 분당 30,000 회 이상의 회전 속도를 초 원심 분리라고합니다[참조로 돌아 가기]

◆ON/OFF비율/현재/Mobility

이 모든 것은 트랜지스터를 스위치로 사용할 때 중요한 특성 값입니다ON/OFF18102_18151현재전원이 공급 될 때의 현재 값이며, 특정 값을 초과하지 않는 한 실제 스위치로 사용할 수 없습니다 이동성은 전하 이동의 용이성과 이동성이 높을수록 스위치 속도가 빨라지는 값입니다[참조로 돌아 가기]