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電子素子および電子素子の製造方法 NEW

国内特許コード P170014195
整理番号 7352
掲載日 2017年6月14日
出願番号 特願2008-265106
公開番号 特開2009-111377
登録番号 特許第5515073号
出願日 平成20年10月14日(2008.10.14)
公開日 平成21年5月21日(2009.5.21)
登録日 平成26年4月11日(2014.4.11)
優先権データ
  • 特願2007-265556 (2007.10.11) JP
発明者
  • 宮▲崎▼ 久生
  • 塚越 一仁
  • 小高 隼介
  • 青柳 克信
出願人
  • 国立研究開発法人理化学研究所
発明の名称 電子素子および電子素子の製造方法 NEW
発明の概要 【課題】グラファイトやグラフェン等を用いた新規な電子素子を提供する。
【解決手段】基板と、6員環からなる炭素同族体を主成分とする層と、一対の電極と、該一対の電極間に設けられた酸化アルミニウムを主成分とする層と、アルミニウムを主成分とする層とを有し、かつ、前記酸化アルミニウムを主成分とする層は、前記6員環からなる炭素同族体を主成分とする層とアルミニウムを主成分とする層の間に両層に隣接して設けられている、電子素子。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要


次世代スイッチング材料としてグラファイトおよびグラフェンの研究が世界中で始まった。これはグラファイトやグラフェンの移動度がシリコンを大きく超える可能性があり、さらにカーボン材料であることからエコ材料としても可能性があるためである。



例えば、非特許文献1および非特許文献2には、Si基板上のSiO2薄膜をゲート絶縁膜として用いた、グラファイト薄膜内のキャリア濃度についての報告がなされている。かかる文献に記載の素子では、基板をゲート電極として用いるため素子ごとのゲート操作ができない、SiO2絶縁膜が厚いため、大きなゲート電圧(100V程度)が必要、といった問題がある。



また、非特許文献3には、グラファイト薄膜の上に塗布したポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂膜をトップゲートの絶縁膜とし、グラファイト薄膜内部でのポテンシャルについて制御することが報告されている。しかしながら、PMMAを塗布し大量の電子線照射をしてPMMAに架橋反応を起こさせなくてはならない点が煩雑であり、また、絶縁膜が40nmと十分には薄くないことから、ゲート電圧低減の効果は不十分である。



【非特許文献1】
Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films、K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, A. A. Firsov、Science Vol. 306, p.666、2004年
【非特許文献2】
Fabrication and electric-field-dependent transport measurements of mesoscopic graphite devices、Yuanbo Zhang, Joshua P. Small, William V. Pontius, and Philip Kim、Applied Physics Letters、Vol. 86、 073104、2005年
【非特許文献3】
Transport Measurements Across a Tunable Potential Barrier in Graphene、B. Huard, J. A. Sulpizio, N. Stander, K. Todd, B. Yang, and D. Goldhaber-Gordon、Physical Review Letters、Vol. 98、236803 (2007)

産業上の利用分野


本発明は、電子素子および電子素子の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
基板と、基板上に位置する6員環からなる炭素同族体を主成分とする層と、前記6員環からなる炭素同族体を主成分とする層に接する一対の電極と、前記6員環からなる炭素同族体を主成分とする層の表面、かつ、前記一対の電極の間であって、前記一対の電極に接しないように位置している酸化アルミニウムを主成分とする層と、前記酸化アルミニウムを主成分とする層の表面に位置し、かつ、前記6員環からなる炭素同族体を主成分とする層および前記一対の電極に接しないように位置しているアルミニウムを主成分とする層を有し、前記酸化アルミニウムを主成分とする層は、6員環からなる炭素同族体を主成分とする層と、該層に接するようにアルミニウムを主成分とする層とを設けた後、自然酸化させることにより形成されたものである、電子素子。

【請求項2】
前記酸化アルミニウムを主成分とする層の厚さは、1~10nmである、請求項1に記載の電子素子。

【請求項3】
前記6員環からなる炭素同族体を主成分とする層の厚さが0.3~10nmであり、前記アルミニウムを主成分とする層の厚さが10~100nmであり、前記酸化アルミニウムを主成分とする層の厚さは、1~10nmである請求項1または2に記載の電子素子。

【請求項4】
前記6員環からなる炭素同族体は、グラファイト、グラフェンまたはカーボンナノチューブである、請求項1~のいずれか1項に記載の電子素子。

【請求項5】
前記6員環からなる炭素同族体は、グラファイトまたはグラフェンである、請求項1~のいずれか1項に記載の電子素子。

【請求項6】
基板上に、6員環からなる炭素同族体を主成分とする層を設ける工程と、前記6員環からなる炭素同族体を主成分とする層に接するようにアルミニウムを主成分とする層を設ける工程と、前記6員環からなる炭素同族体を主成分とする層に接するように、かつ、前記アルミニウムを主成分とする層と接しないように、一対の電極を設ける工程と、前記6員環からなる炭素同族体を主成分とする層と前記アルミニウムを主成分とする層の間に自然酸化によって酸化アルミニウムを主成分とする層を設ける工程とを含むことを特徴とする、電子素子の製造方法。

【請求項7】
前記電子素子が、請求項1~のいずれか1項に記載の電子素子である、請求項に記載の電子素子の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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