架橋カーボンナノチューブへの電極形成とその電気特性

摘要

カーボンナノチューブはグラファイト平板を筒状に巻いたものであり、その特徴からナノデバイスの電子材料として様々な分野への応用を目指した研究が行われている。中でもカーボンナノチューブを用いた電界効果トランジスタ（CNTFET）はシリコンMOSFETに代わる次世代トランジスタとして注目されている。これは、キャリアのパリスティツク伝導という無散乱走行に基づく超高速動作や高い電流駆動能力があり、新しい機能素子への展開の可能性が期待されている。カーボンナノチューブをFETとして用いる場合、金属電極とナノチューブ界面に化学ポテンシャルの不整合がある。それは接触面に化学層が存在しなくても、半導体中に存在する安定な空間電荷によって電位障壁が形成することを意味している。これはショットキー障壁と呼ばれ、CNTFETの基本動作原理ではゲート電圧でチャネルのポテンシャルそのものを制御するMOSトランジスタとは異なり、ゲート電圧でソース·ドレイン電極とナノチューブ界面のショットキー障壁を変調することに起因していることが指摘されている［1］。また、電極の仕事関数によってショットキー障壁が変化することが知られている。実際に、仕事関数の大きいPd電極を最適な条件で用いることで、ショットキー接合のない理想的な界面が実現できることが報告されている［2］。また、電極の仕事関数を小さくすることで、FET特性がp型からn型に変化したという研究も行われている［3］［4］。