晶体管制造技术

提供了一种晶体管，晶体管包括一个脱氧核糖核酸分子或一个脱氧核糖核酸分子聚集体作为一部分结构材料，具有一个源极元件，一个漏极元件，和一个栅极元件，其中三个电极元件中的至少一个连接脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种晶体管，特别是一种能够符合于显著减小电子电路尺寸的极小的晶体管。其间，脱氧核糖核酸(此后可以称为“DNA”)的一种功能已经受到关注。脱氧核糖核酸是一种具有双螺旋结构的并且由从包括腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶的四种基团中选择的两种基团对在磷酸核糖链上形成的物质。天然DNA具有大约2nm的直径和数米的长度。DNA存在于各种生物体的细胞核中。一个DNA序列记录了全部遗传信息。Watson和Crick发现了DNA的特殊化学结构。此后，开始通过研究DNA序列来研究人类基因组和酶产生。已经开始研究用DNA作为电子器件的材料，并且DNA的导电性已经引起特别的注意。如果能够在电子电路上使用DNA，那么可以想到利用DNA作为小电路的组件可以达到超过惯用硅器件电路的集成度。但是，迄今为止，还没有报导过DNA晶体管的操作实例。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是要提供一种利用DNA作为结构材料的，能够符合显著减小电子电路尺寸的极小的晶体管。本专利技术公开了一种晶体管，这种晶体管包括一个源极元件，一个漏极元件，一个栅极元件，和一个脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体，其中所述的源极元件，所述的漏极元件，所述的栅极元件中至少有一个连接所述的脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体。在本专利技术的晶体管中，由于使用了一个脱氧核糖核酸分子或一个脱氧核糖核酸分子聚集体作为一部分结构材料，因此晶体管可以极小，并且符合显著减小的电子电路尺寸。由于采用脱氧核糖核酸分子(DNA)或脱氧核糖核酸分子聚集体的功能，本专利技术的晶体管存在着两个方面的功能(1)一个方面的特征在于DNA或脱氧核糖核酸分子聚集体起到载荷子传送材料的作用。(2)另一个方面的特征在于DNA或脱氧核糖核酸分子聚集体形成了一个连接栅极元件的团，并且该团具有绝缘材料的功能。根据方面(1)，所述的电极元件最好是棒状(rod-like)，并且沿脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体的纵向，以所述的源极、栅极和漏极这样的排列顺序连接脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体。在方面(1)中，所述栅极元件连接所述脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体的部分的宽度优选是0.1nm到100nm。此外，所述源极元件连接所述脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体的点与所述漏极元件连接所述脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体的点之间的间隙优选是1nm至100nm。所述脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体优选具有2nm至10μm的长度。此外，所述脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体具有10个或更少的分子，并且是线状(thread-like)或束状(bundle-like)。根据方面(1)，本专利技术的晶体管可通过利用DNA，作为一个单电子隧道效应管操作，或作为一个普通场效应管操作。根据方面(2)，设置一个脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体，以便与一个载荷子传送材料接触，一个栅极元件连接脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体，以便不与载荷子传送材料接触，一个源极元件和一个漏极元件连接载荷子传送材料同时把脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体夹在它们之间。根据方面(2)，所述源极元件连接所述载荷子传送材料的点与所述漏极元件连接所述载荷子传送材料的点之间的间隙优选是1nm至1μm。此外，在方面(2)中，载荷子传送材料优选是一个纳米管。根据方面(2)，一个脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体团的厚度优选是2nm至100nm。在方面(1)和(2)中，脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体中构成脱氧核糖核酸分子基团的数量优选是2至100,000个。在方面(1)和(2)中，由于DNA极细微，因而很难对其进行有效的电布线。但是，如果用碳纳米管作为电极元件，那么就很容易对DNA进行电布线。也就是说，优选用碳纳米管作为源极、栅极和/或漏极。图7显示关于示例1的晶体管的源极和漏极之间的电流-电压特性的曲线图；图8是在制造示例2的晶体管的过程中将一个源极和一个漏极敷设在一个纳米管上观察到的AFM图像(照片)；图9是代表图8的AFM图像(照片)，图8的典型说明图；附图说明图10是显示关于示例2的晶体管，栅极电压在-1V至-5V的范围内变化时的源极与漏极之间的电流-电压特性的曲线图；图11是显示关于对比例1的晶体管，栅极电压在-1V至-5V范围内变化时，源极和漏极之间的电流-电压特性的曲线图。实施例(1)本专利技术的实施例(1)的特征在于脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体起到载荷子传送材料的作用。图1是本专利技术的实施例(1)的典型结构图。在图1中，标号2代表脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体(此后可以把脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体简称为“DNA”)。三个电极元件，即，源极元件4，栅极元件6，和漏极元件8(在图1中，从左侧开始)按这种顺序连接在DNA上。以这种方式形成了一个晶体管。脱氧核糖核酸分子(DNA)2可以是由一个DNA形成的，或可以是由两个或更多的DNA的聚集体形成的。当DNA 2是由一个DNA形成的时候，优选将它形成纤维形。当DNA 2是两个或更多的DNA的聚集体的时候，优选形成一个线状(thread-like)或束状(bundle-like)。DAN 2分子的数量优选是10个或少于10个，更好是5个或少于5个。DNA 2的长度优选是在2nm至10μm范围，更好是在3nm至50nm的范围。特别是，如果所得的晶体管是要发挥单电子隧道效应管的功能，那么DNA 2的长度希望在4nm至10nm的范围。如上所述，DNA是一种具有双螺旋结构，并且是由从包括腺嘌呤，胞嘧啶，鸟嘌呤和胸腺嘧啶的四种基团中选择的两种基团对以及磷酸核糖链形成的物质。在实施例(1)中，这些基团的顺序没有限制。在DNA 2中，构成DNA的基团的数量优选是2至100,000个，更好是10至300个。DNA 2可以是从各种天然生物源提取的天然DNA，或化学合成的人造DNA。此外，DNA2可以是通过切断、粘合、修改、重排、和重组天然DNA获得的DNA。如果使用天然DNA，那么最好要提纯天然DNA，因为天然DNA中通常包含蛋白质之类的杂质。以下说明一个特殊的DNA提纯方法。以下的方法仅是示例，各种条件(特别是特定的数值)和过程可以适当地改变。首先，用乙醇从DNA中除去杂质蛋白质。接下来，用缓冲溶液(氯化钠300mmol/L，碳酸钠10mmol/L，EDTA(乙二胺四乙酸)5mmol/L)洗涤DNA，以除去杂质。如果希望获得具有更高纯度的DNA，那么最好是用电泳离析DNA。在用缓冲溶液洗涤DNA之后，将DNA分散在乙醇和水的混合溶液(乙醇20％重量，水80％重量)中，以便除去盐类。优选使用蒸馏后用具有0.1μm孔直径的过滤器过滤的乙醇。此外，优选使用(具有18MΩ或更大电阻值的)超纯水。用乙醇和水的混合溶液从DNA除去不必要的盐类两或三次，从而把DNA的密度调整到0.01％至0.1％。在上述除去杂质的过程中，DNA分子会粘附在一起，成为一块。因此，最好把得到的DNA在乙醇和水的混合溶液中保存1到10天，以便使DNA分子膨胀。保存DNA的温度优选是2℃至10℃。例如，如果将DNA保存在7℃，那么在7天本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管包括： 一个源极元件； 一个漏极元件： 一个栅极元件；和 一个脱氧核糖核酸分子或一个脱氧核糖核酸分子聚集体； 其中所述的源极元件，所述的漏极元件和所述的栅极元件至少有一个连接所述的脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体。

【技术特征摘要】
JP 2001-3-16 2001-758351.一种晶体管包括一个源极元件；一个漏极元件一个栅极元件；和一个脱氧核糖核酸分子或一个脱氧核糖核酸分子聚集体；其中所述的源极元件，所述的漏极元件和所述的栅极元件至少有一个连接所述的脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体。2.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，其中所述脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体用作载荷子传送材料。3.根据权利要求2所述的晶体管，其特征在于，其中所述的电极元件为棒状(rod-like)，其中，所述源极元件，所述栅极元件，和所述漏极元件以这种排列顺序沿所述脱氧核糖核酸分子和脱氧核糖核酸分子聚集体的纵向接触。4.根据权利要求3所述的晶体管，其特征在于，其中所述栅极元件连接所述脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体的部分的宽度是0.1nm至100nm。5.根据权利要求3或4中任何一个所述的晶体管，其特征在于，其中所述源极元件连接所述脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体的点与所述漏极元件连接所述脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体的点之间的间隙是1nm至100nm。6.根据权利要求2至5中任何一个所述的晶体管，其特征在于，其中所述脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体具有2nm至10μm的长度。7.根据权利要求2至6中任何一个所述的晶体管，其特征在于，其中所述脱氧核糖核酸分子或脱氧核糖核酸分子聚集体具有10个或更少的分子，并且形成为线状(thread-like)或束状(bundle-li...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡边浩之，真锅力，重松大志，下谷启，清水正昭，
申请(专利权)人：富士施乐株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]