日本大学将CNT晶体管变双电层电容器

日本早稻田大学制作出了在所有工序中都采用喷墨技术、活性层使用单层纳米管(SWCNT)的TFT。这一成果已在2010年9月14日于长崎大学举行的第71届日本应用物理学会学术演讲会上发布(演讲序号：14a-B-4)。相关论文也已发表在学术杂志上。
　　开发出这种SWCNT-TFT的是早稻田大学理工学院先进理工学系副教授竹延大志，以及山形大学助教冲本治哉等。这种TFT是将SWCNT溶入N,N-二甲基对甲苯胺(DMT)等溶剂中，采用喷墨技术使其分布在底板上制成的。据早稻田大学介绍，底板除了硅底板之外，还采用了透明的柔性底板。使用硅底板试制时，获得了载流子迁移率为2cm2/Vs、导通/截止比为105的特性。
　　这些数值与NEC等采用喷墨技术制作的CNT晶体管差别不大。
　　此次的成果有以下两个特点：(1)除了TFT的半导体层之外，制作电极时也使用了SWCNT油墨；(2)通过在栅极绝缘膜中使用离子液体，大幅减轻了以往存在的特性滞后(Hysteresis)现象，同时将源极与漏极间电压(VSD)降低到了-1V,仅为原来的1/50~1/100.
　　TFT的电极材料一般使用金属。而此次开发的材料只要不进行特殊的区分处理，显示出半导体特性的SWCNT和显示出金属特性的SWCNT就会混合在一起。此次，竹延等人通过设定不同的油墨滴落次数，对两种特性进行了区分。当滴落次数增加，SWCNT浓度随之增加时，材料中具有金属特性的SWCNT便会相互连接在一起，整体就会变成金属；当浓度较低时，所有SWCNT都不会相连，因此整体上就会变成半导体。据早稻田大学介绍，滴落次数低于两次时基本上为半导体。
　　据早稻田大学介绍，此次之所以能够在栅极绝缘膜中使用离子液体来减轻特性滞后现象和VSD,是因为TFT可像由电极和“溶剂”组成的微小双电层电容器一样发挥功能，载流子移动自由度提高，而且与VSD起到互补作用的“静电容量”大幅増加。
　　不过，离子液体此前一般存在难以挥发、容易从元件中流出的问题。竹延表示，为了解决这一问题，最近采用了干燥后会变成凝胶的材料，并获得了良好效果。