実験測定によって得られたカーボンナノチューブのキラリティ依存電気輸送特性

単層カーボンナノチューブ（SWCNT）の電気輸送特性とその構造との関係を確立することは、高性能SWCNTベースの電子およびオプトエレクトロニクスデバイスの設計において重要です。ここでは、11種類の異なる（n, m）単一キラリティSWCNTフィルムで構成された薄膜トランジスタの性能を測定することにより、SWCNTのキラル構造がそれらの電気輸送特性に及ぼす影響を系統的に調査しました。得られた結果は、同じ直径を持つSWCNTであっても異なるキラル角を持つ場合、オン状態電流またはキャリア移動度の違いが一桁のオーダーに達する可能性があることを示しています。さらなる分析により、SWCNTの電気輸送特性はタイプおよびファミリー依存性が強いことが明らかになりました。同じファミリーのSWCNTに対してキラル角が増加すると、タイプIのSWCNTはオン状態電流と移動度が増加するのに対し、タイプIIのSWCNTは逆の傾向を示します。異なるキラリティを持つ同じファミリーのSWCNTの電気特性の違いは、電極とSWCNTとの間の接触障壁、内因性抵抗、チューブ間接触抵抗を決定する異なる電子バンド構造に起因するものです。私たちの現在の発見は、SWCNTベースのデバイスの性能最適化と応用拡大のための重要な物理的基盤を提供します。