カーボンナノチューブ・エレクトロニクス

Carbon Nanotube Electronics (CNT electronics)

グラフェンを丸めた筒状のナノ構造を電子素子に用いる技術領域。カイラリティ(巻き方)によって金属にも半導体にも量子ドットにもなるため、半導体型を高純度で選り分けることが素子性能の要になる。単一の抵抗やトランジスタから、論理回路、薄膜・フレキシブル素子、センサーへと応用が広がっている。

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Nature Reviews Electrical Engineering の総説「Chirality engineering for carbon nanotube electronics」(2024年、1巻149–162頁、DOI: 10.1038/s44287-023-00011-8)は、カーボンナノチューブ(CNT)を「グラフェンを丸めた筒状のナノ構造」と説明し、カイラリティ(巻き方)が電子的性質を決めるとしている。同総説は「CNTは電子デバイス中で金属、半導体、あるいは量子ドットとして振る舞いうる」と述べている。

応用の広がりについては「単一の抵抗やトランジスタから、複雑な機能をもつ論理・通信デバイス、薄膜およびフレキシブル・エレクトロニクス、センサー、インテリジェントシステムへ」進展したと整理している。高周波トランジスタでは「最大発振周波数306GHz、遮断周波数540GHz」といったテラヘルツ帯に届く特性が報告されている。

素子応用の要は純度である。同総説は「高純度の半導体型カーボンナノチューブの抽出」を性能確保に不可欠として、各種の分離手法を論じている。金属型が混在すると論理回路のオフ電流が増え、動作が成立しなくなるためである。

ウエハー上へ高い密度と方向で整列させる工程技術も、量産化の条件として研究が続いている。