2010/09/16 04:36野澤 哲生＝日経エレクトロニクス 早稲田大学は，インクジェット技術を全工程に用いて単層カーボン・ナノチューブ（SWCNT）をアクティブ層に用いたTFTを作製した。2010年9月14日に長崎大学で開催した第71回応用物理学会学術講演会で発表した（講演番号14a-B-4）。学術雑誌に論文も発表済みである。
このSWCNT-TFTを開発したのは， 早稲田大学 理工学術院 先進理工学部/研究科 准教授の竹延大志氏，および山形大学 助教の沖本治哉氏ら。具体的には，SWCNTを，溶媒のN,N-ジメチルホルムアミド（DMT）などに溶き，インクジェット技術を用いて滴下して基板上に作製した。基板には，Si基板のほか，透明なフレキシブル基板も用いたという。Si基板を用いた試作では，キャリア移動度2cm2/Vs，オン電流とオフ電流の比が105が得られた（関連記事）。
ただし，これらの値自体は，NECなどによるインクジェット技術でのCNTトランジスタの作製例と大差ない（関連記事1，関連記事2）。
今回の特徴は，（1）TFTの半導体層だけでなく，電極の作製にも同じSWCNTのインクを用いた点，（2）イオン液体をゲート絶縁膜に用いて，従来課題だった特性のヒステリシス性を大きく低減し，同時にソース電圧とドレイン電圧間の電圧（VSD）も－1Vと従来の1/50～1/100に低減した点，の二つである。
TFTの電極材料には一般には金属が使われる。一方，SWCNTには，特殊な作り分けをしない限り，半導体の特性を示すものと金属の特性を示すものが混合している。今回，竹延氏らはインクジェットによる滴下の回数によって，二つの特性を作り分けた。滴下回数が増えてSWCNTの濃度が高くなると，材料中の金属の特性を持つSWCNTが互いにつながって全体として金属となり，薄いとすべてはつながらないので半導体になる。半導体であることがほぼ確実なのは，滴下回数が2回までの場合だったという。
イオン液体をゲート絶縁膜に用いたことでヒステリシス性やVSDが低減したのは，TFTが電極と「溶媒」から成る微小な電気2重層キャパシタのように機能して，キャリアの動く自由度が増えたり，VSDと補完的に働く「静電容量」が大幅に増加したりしたためだという。
ただし，イオン液体は一般には揮発しにくく，素子から流れ出す課題があった。竹延氏は，最近は乾燥するとゲルになる材料を利用し，良好な結果を得ているという。
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