- Address
- 305-0044 茨城県つくば市並木1-1 [アクセス]
研究内容
- Keywords
electron microscopy, nanomaterials, growth mechanism, mechanical properties, catalysis
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
受賞履歴
- Award for Encouragement of Research in IUMRS-ICA2014 (2014)
外部資金獲得履歴
- Chirality engineering of single-walled carbon nanotubes by in situ TEM probing (2020)
- Investigations of the strain effects on the mobility of 10-nm Si transistors by in situ TEM (2013)
ナノアーキテクトニクス材料研究センター
カーボンナノチューブ分子接合に基づくナノ・量子デバイス
カーボンナノチューブ,分子接合,ナノトランジスター,テラヘルツ検出器,室温量子デバイス,その場電子顕微鏡
概要
高性能なナノ・量子デバイスの作製や、量子情報技術やモノのインターネット(IoT)への応用には、原子構造、電子構造、接合特性を精密に制御することが極めて重要です。従来のリソグラフィー技術では、分子スケールの電気デバイスを作製することは大きな課題となっています。本研究では、その場電子顕微鏡で高温機械的手法により、個々のカーボンナノチューブの分子接合を作製した。その結果、3ナノメートルという短いチャネル長のナノトランジスタが作製された。カーボンナノチューブ分子接合を用いたデバイスは、ナノスケールのサイズと共有結合した界面から、室温での量子センサーやテラヘルツ検出器としての応用が期待される。
新規性・独創性
● カーボンナノチューブ分子接合の創製
● その場電子顕微鏡で形成メカニズムを解明する
● 分子レベルナノトランジスタ、室温量子センサー、テラヘルツ検出器への応用
内容
本研究では、カーボンナノチューブ分子接合に基づくユニークなナノ・量子デバイスを創製した。カーボンナノチューブ分子接合は、透過型電子顕微鏡内で、高温で加えた機械的歪みによって個々のカーボンナノチューブの局所的なキラリティを変化させることで作製した。この方法を用いて、金属カーボンナノチューブ内に半導体チャネルを形成することにより、ナノトランジスタを作製した。このような分子接合トランジスタを用いると、チャネル長が短く、キラリティに依存した電子特性を持つため、個々の分子にリアルタイムで応答するガスセンサーを設計することができる。また、高弾性率でナノメートルサイズのため、超高共振周波数が得られることから、テラヘルツ波検出への応用も期待される。
まとめ
金属カーボンナノチューブに半導体チャネルを形成し、室温で量子輸送を示す2.8ナノメートルトランジスタを作製した。カーボンナノチューブ分子接合を基にしたナノデバイスは、室温量子センサーやテラヘルツ検出器としての応用が期待される。今後は、カーボンナノチューブ分子接合のウェハースケールでの原子レベルの精密加工に向けた研究も進めていきます。