半導體材料及層疊半導體材料制造技術

本發明專利技術的技術問題在于提供對地球環境友好、對生物危害小的半導體材料及層疊半導體材料。解決手段在于，具有以來自木材、植物纖維(紙漿)、動物、藻類、微生物及微生物產物中的至少任意一種的纖維為主要成分的纖維物質，并具有N型的負電阻。優選纖維物質由纖維素納米纖維(CNF)束構成，該束的寬度為30~50nm。此外，優選纖維物質由在纖維素上鍵合多個羥基與多個羰基而成的物質構成。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】

本專利技術涉及半導體材料及層疊半導體材料。

技術介紹

1、半導體利用其導電性因引入雜質或受到熱、光、磁場、電壓、電流、射線等影響而顯著變化的性質，被用于高電壓電力電路(強電)或電子·電氣設備電路(弱電)。半導體被廣泛用于特別是各種二極管、晶體管、fet、sit、ram、rom、ccd等弱電元件，其對電子設備而言是不可或缺的電子部件。近年來，移動電話或超小型存儲裝置等高功能it產品及電動汽車用電池快速進化，對進一步小型、大容量且高功能的半導體的需求在增加。其中，特別是謀求一種適合智能電網(新一代電網)社會的半導體，所述智能電網符合用于防止地球變暖的綠色創新(低碳化)。

2、以往，作為半導體材料可使用無機材料及有機材料。作為弱電領域的電子·電氣設備電路用的半導體材料，主要使用si或化合物半導體，例如，本申請的專利技術人等開發了材質為無定形ni-nb-zr-h合金構成的金屬/半導體型的晶體管(例如，參照非專利文獻1~5、專利文獻1)。此外，作為電視或智能手機產品中主要構件的有機el或有機太陽能電池的部件，也會使用有機半導體(例如，參照專利文獻2)。

3、現有技術文獻

4、非專利文獻

5、非專利文獻1：m.fukuhara,a.kawashima,s.yamaura,and?a.inoue,“coulomboscillation?of?a?proton?in?a?ni-nb-zr-h?glassy?alloy?with?multiplejunctions”,appl.?phys.,2007,90,203111

6、非專利文獻2：m.fukuhara?and?a.inoue,“room-temperature?coulomboscillation?of?a?proton?dot?in?ni-nb-zr-h?glassy?alloys?with?nanofaradcapacitance”,j.appl.phys.,2009,105,063715

7、非專利文獻3：m.fukuhara,h.yoshida,k.koyama,a.inoue,and?y.miura,“electronic?transport?behaviors?of?ni-ngb-zr-h?glassy?alloys”,j.appl.phys.,2010,107,033703

8、非專利文獻4：m.fukuhara,h.yoshida,and?h.kawarada,“effect?of?hydrogenand?cluster?morphology?on?the?electronic?behavior?of?ni-nb-zr-h?glassy?alloyswith?subnanometer-sized?icosahedral?zr5ni5nb5?clusters”,?euro.?phys.j.,2013,d67,40

9、非專利文獻5：m.fukuhara?and?h.kawarada,“room-temperature?amorphousalloy?field-effect?transistor?exhibiting?particle?and?wave?electronictransport”,j.appl.?phys.,2015,117,084302

10、專利文獻

11、專利文獻1：國際公開wo2011/037003號

12、專利文獻2：日本特開2019-130524號公報

技術實現思路

1、(一)要解決的技術問題

2、非專利文獻1~5或專利文獻1中所記載的以往的由無機材料構成的半導體材料為人工合成的物質，大多存在對保護地球環境或包括人類生活在內的生物生存而言有害的物質較多的問題。因此，作為所使用的半導體材料，期望不使用砷、鉛、鎘、鈹、汞等毒性元素或鋰、鉻、硫等環境污染物質，而為對健康無害的物質。此外，對于專利文獻2所記載的以往的有機半導體材料，也存在引起二氧化碳的增加的物質或在廢棄時成為造成海洋污染的微塑料的物質，多為對保護地球環境或生物而言有害的物質。

3、本專利技術是著眼于這樣的問題而完成的，其目的在于提供一種對地球環境友好，對生物危害小的半導體材料及層疊半導體材料。

4、(二)技術方案

5、本申請的專利技術人等發現作為固體半導體材料通過使用纖維素纖維或作為其集合體的紙漿等具有半導體傳導性的物質，表現出二極管或晶體管的性能，從而著眼于以木材或植物纖維(紙漿)等為主要成分的纖維物質，進而完成了本專利技術。

6、即，為了實現上述目的，本專利技術的半導體材料，其特征在于，具有以來自木材、植物纖維(紙漿)、動物、藻類、微生物及微生物產物中的至少任意一種的纖維為主要成分的纖維物質，并具有n型的負電阻。

7、以來自木材、植物纖維(紙漿)、動物、藻類、微生物及微生物產物中的至少任意一種的纖維作為主要成分的纖維物質，并非環境污染物質，其可再生利用，生產時和廢棄時的環境負擔小，對地球環境和生物無害或危害小。本專利技術的半導體材料具有以來自這樣的木材、植物纖維(紙漿)、動物、藻類、微生物及微生物產物中的至少任意一種的纖維作為主要成分的纖維物質，其對地球環境友好，對生物的危害小。

8、其中，“以來自木材、植物纖維(紙漿)、動物、藻類、微生物及微生物產物中的至少任意一種的纖維作為主要成分的纖維物質”是指，以最大質量比例而含有將木材、植物纖維(紙漿)、動物、藻類、微生物及微生物產物中的至少任意一種所含的纖維素作為起始成分的纖維的纖維物質。

9、本專利技術的半導體材料優選為n型半導體。此時，本專利技術的半導體材料為具有n型的負電阻的n型半導體，其可用作直流/交流轉換元件或104位的半導體/金屬傳導轉換開關元件、整流電路的元件。

10、在本專利技術的半導體材料中，優選纖維物質由薄膜構成，且在該薄膜中可形成電子與質子的雙電層，特別優選由在纖維素上鍵合多個羥基與多個羰基而成的物質構成。此時，因所形成的雙電層而形成高介電疇結構(domain?structure)，同時因其量子尺寸效應而形成質子隧穿(孤立子化質子)從而表達半導體特性。此外，由于在一片薄膜中重疊了無數的雙電層的電容器成為有限串聯接合的宏觀的電集總常數電路，因此能夠構成例如通過電介質響應與直流電流表達各種功能的晶體管。另外，由于分子式(c6h10o5)n表示的多糖類纖維素聚合有β-葡萄糖，因此分子容易形成氫鍵而成為片狀。可認為若在該纖維素上鍵合羥基(oh基)與羰基(c-o基)，則可在相同方向上形成有序的偶極子，在結構上起到與水的一維氫鍵鏈相同的作用。即，認為進行連鎖的質子孤立子(protonic?soliton)的運動，能夠瞬間形成作為質子轉移的基礎的雙電層。

11、在本專利技術的半導體材料中，纖維物質例如可以由紙漿或纖維素纖維、纖維素納米纖維(cnf)構成。為了提高雙電層的形成效率，特別優選纖維物質由cnf束構成，所本文檔來自技高網...

【技術保護點】

1.一種半導體材料，其特征在于，

2.根據權利要求1所述的半導體材料，其特征在于，所述半導體材料為n型半導體。

3.根據權利要求1或2所述的半導體材料，其特征在于，所述纖維物質由纖維素納米纖維(CNF)束構成，所述束的寬度為30~50nm。

4.根據權利要求1或2所述的半導體材料，其特征在于，所述纖維物質由纖維素納米纖維(CNF)束構成，所述束的長徑比為1~200。

5.根據權利要求1或2所述的半導體材料，其特征在于，所述纖維物質由在纖維素上鍵合多個羥基與多個羰基而成的物質構成。

6.根據權利要求1或2所述的半導體材料，其特征在于，

7.根據權利要求1或2所述的半導體材料，其特征在于，所述纖維物質為無定形。

8.一種層疊半導體材料，其特征在于，其由層疊了多個權利要求1或2所述的半導體材料的層疊體構成。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】

1.一種半導體材料，其特征在于，

2.根據權利要求1所述的半導體材料，其特征在于，所述半導體材料為n型半導體。

3.根據權利要求1或2所述的半導體材料，其特征在于，所述纖維物質由纖維素納米纖維(cnf)束構成，所述束的寬度為30~50nm。

4.根據權利要求1或2所述的半導體材料，其特征在于，所述纖維物質由纖維素納米纖維(cnf)束構成，所述束的長徑比為1~2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：福原干夫，橋田俊之，橫塚知典，
申請(專利權)人：國立大學法人東北大學，
類型：發明
國別省市：