単層カーボンナノチューブ薄膜トランジスタで世界最高レベルの移動度を達成 －半導体型単層CNTと半導体ポリマーの複合化により半導体特性を極大化－

東レ株式会社

　東レ株式会社（本社：東京都中央区、社長：日覺昭廣、以下「東レ」）は、このたび、単層カーボンナノチューブ薄膜トランジスタ（Carbon Nano-Tube Thin Film Transistor ：以下「CNT-TFT」）において、塗布型TFTとしては世界最高レベルとなる移動度1）13 cm2/Vs、オンオフ比2）106を達成しました。半導体純度を大幅に高めた単層CNTと当社独自で開発した半導体ポリマーを複合化することにより、単層CNTの高い半導体特性を十分に引き出すことに成功したものです。今後、2016年近傍での実用化を目指し、塗布型半導体としての技術確立を進めていきます。

　優れた電気的・機械的特性を持つCNTは、すでにタッチパネルの透明電極などで実用化が始まりつつあります。中でも単層CNTは半導体として高いポテンシャルを有していることから、ディスプレイ用TFTやICタグ、センサー等への応用を目指し開発が進められています。通常、単層CNTは半導体型が3分の2、金属型が3分の1の混合物として合成されるので、その中から半導体型CNTを高純度で取り出す必要があります。さらに取り出した半導体型CNTを均一に分散して薄膜化することにより、高いTFT特性が可能となります。

　東レは今回、NEDOプロジェクトの成果である、半導体純度を大幅に高めた単層CNTと独自に開発した半導体ポリマーを複合化することで、塗布型TFTとしては世界最高レベルとなる移動度13 cm2/Vs、オンオフ比106を達成しました。本移動度は、半導体純度を高める前の単層CNTに比べ5倍以上、従来のアモルファスシリコン比で10倍以上であり、単層CNTの半導体ポテンシャルを十分に引き出した結果と考えております。また、金属型CNTによる電極間の短絡可能性が大幅に低下したことで安定した特性が得られるようになり、素子間のバラツキが小さくなりました。

　東レは今後、コアテクノロジーである高分子化学とナノテクノロジーの融合によって、塗布型CNT半導体技術を早期に確立し、コーポレートスローガンである”Innovation by Chemistry”を具現化する先端材料の開発を推進していく所存です。

　今回開発に成功した塗布型CNT-TFTの技術詳細は以下の通りです。