[發明專利]碳納米管復合體、半導體元件和使用其的傳感器

在審

• 申請號: 201480041646.2
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN105408245A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發明（設計）人: 村瀨清一郎;磯貝和生;清水浩二
• 申請（專利權）人: 東麗株式會社
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82Y15/00;B82Y30/00;H01L29/06;H01L29/786;H01L51/05;H01L51/30
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 楊宏軍

技術領域

本發明涉及可適用于生物傳感器等傳感器的碳納米管復合體、半導體元件和使用其的傳感器。

背景技術

晶體管、存儲器、電容器等半導體元件利用其半導體特性，被用于顯示器、計算機等各種電子設備中。例如，利用了場效應晶體管(以下記為FET)的電氣特性的IC標簽、傳感器的開發也正在發展。其中，從不需要利用熒光體等進行標記，電信號的轉換快，與集成電路的連接容易這樣的觀點考慮，對FET型生物傳感器(其使用FET來檢測生物學反應)的研究正在活躍進行。

以往，使用了FET的生物傳感器具有從MOS(金屬-氧化物-半導體)型FET中除去柵電極、在絕緣膜上被覆離子感應膜而成的結構，被稱為離子感應型FET傳感器。而且，通過在離子感應膜中配置生物分子識別物質，從而被設計成作為各種生物傳感器發揮功能(例如，參見專利文獻1)。然而，對于在要求高靈敏度的檢測靈敏度的利用了抗原-抗體反應的免疫傳感器等中的應用而言，在檢測靈敏度上存在技術上的限制，未實現實用化。而且存在以下問題：由于將硅等無機半導體制成膜的工藝需要昂貴的制造裝置，因此難以低成本化，此外，由于在非常高的溫度下進行，因此可作為基板使用的材料的種類受到限制，無法使用輕質的樹脂基板等。

另一方面，已知有使用了具有高的機械·電氣特性的碳納米管(以下稱為CNT)的FET，開發了利用了CNT-FET的電氣特性的傳感器。例如，作為利用了單一的CNT的例子，公開了利用了在基板上直接生長的CNT的傳感器(例如，參見專利文獻2和3)。另外，作為在CNT上直接固定生物分子識別物質的方法，公開了下述方法：以十二烷基硫酸鈉(SDS)為分散劑，將CNT分散到重水中，然后浸漬到所合成的寡核苷酸溶液中，使用所得的CNT(例如，非專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2007-108160號公報

專利文獻2：日本特開2005-229017號公報

專利文獻3：日本特開2005-79342號公報

非專利文獻

非專利文獻1：JOURNALOFAMERICANCHEMICALSOCIETY，vol.129，p.14427-14432(2007年)

發明內容

發明所要解決的課題

在專利文獻2和3所記載的那樣的技術中，由于使用了一根CNT，所以難以抑制元件間的偏差。另外，由于在絕緣膜上配置生物分子識別物質而間接地檢測出與檢測物質的相互作用，所以高靈敏度化存在極限。

另外，在非專利文獻1所記載的那樣的技術中，適用對象被限定為與CNT具有親和性的特定的寡核苷酸。另外，絕緣性的分散劑使得CNT的電氣特性降低，難以得到充分的檢測靈敏度。

本發明鑒于上述課題，提供下述碳納米管復合體、半導體元件和使用其的傳感器，所述碳納米管復合體可利用低成本且簡單的涂布工藝進行制作，可應用于多種多樣的感知對象物質，并且可得到高檢測靈敏度。

用于解決課題的手段

為了解決上述課題，本發明具有以下的構成。即，一種碳納米管復合體，其為在表面的至少一部分上附著有有機物的碳納米管復合體，其中，在上述碳納米管復合體的至少一部分中含有選自羥基、羧基、氨基、巰基、磺基、膦酸基、它們的有機鹽或無機鹽、甲酰基、馬來酰亞胺基和琥珀酰亞胺基中的至少一種官能團。

另外，本發明是一種半導體元件，所述半導體元件含有基板、第1電極、第2電極和半導體層，上述第1電極以與上述第2電極隔開間隔的方式被配置，上述半導體層被配置在上述第1電極與上述第2電極之間，上述半導體層含有上述碳納米管復合體。

此外，本發明是一種含有上述半導體元件的傳感器。

發明的效果

根據本發明，能夠提供可利用低成本且簡單的涂布工藝制造、且具有高傳感特性的傳感器。

附圖說明

[圖1]表示作為本發明的一種方式的半導體元件的截面示意圖

[圖2]表示作為本發明的一種方式的半導體元件的截面示意圖

[圖3]表示在本發明的一個實施例中所示的半導體元件的半導體層中添加了鏈霉親和素(Streptavidin)、BSA、IgE時的在第1電極與第2電極之間流過的電流值的圖

[圖4]表示在本發明的一個實施例中所示的半導體元件的半導體層中添加了鏈霉親和素、BSA、IgE時的在第1電極與第2電極之間流過的電流值的圖