半导体元件、其制造方法、无线通信装置及传感器与流程

本发明涉及半导体元件、其制造方法、以及使用半导体元件的无线通信装置及传感器。

背景技术

晶体管、存储器、电容器等半导体元件利用其半导体特性，被用于显示器、计算机等各种电子设备中。例如，利用了场效应晶体管(以下记为fet)的电特性的ic标签、传感器的开发正得以推进。

关于ic标签，近年来，作为非接触型的标签，使用rfid(radiofrequencyidentification(射频识别))技术的无线通信系统的开发正得以推进。rfid系统中，在被称为读写器的无线收发装置与rfid标签之间进行无线通信。rfid标签被期待用于物流管理、商品管理、防盗等各种用途中，已开始在交通卡等ic卡、商品标签等一部分用途中引入rfid标签。rfid标签具有ic芯片和天线。设置于rfid标签内的天线接收从读写器发出的载波，使得ic芯片内的驱动电路进行工作。

另外，作为传感器，从不需要利用荧光体等进行标记、电信号的转换快、与集成电路的连接容易这样的观点考虑，对fet型生物传感器(其使用fet来检测生物学反应)的研究正在活跃进行。以往，作为使用了fet的生物传感器，具有从金属-氧化物-半导体(mos)型fet中除去栅电极、在绝缘膜上被覆离子感应膜而成的结构的、被称为离子感应型fet传感器的传感器是已知的。而且，通过在离子感应膜中配置生物分子识别物质，从而被设计成作为各种生物传感器发挥功能。

作为用于这些用途的半导体元件，硅等无机半导体是主流。但是，存在以下课题：由于无机半导体元件的制造工艺中需要昂贵的制造装置，并且在真空、高温下进行，因此难以降低成本。因此，使用涂布·印刷技术的、灵活(flexible)且廉价的半导体元件的制造工艺正在被研究。作为适合于涂布·印刷技术的半导体层的材料，代替以往的无机半导体，正积极地研究使用了具有高的机械特性·电特性的碳纳米管(cnt)的fet(例如，参见专利文献1～3及非专利文献1～2)。上述文献中，公开了将1根cnt及cnt网络作为半导体层的半导体元件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/139339号

专利文献2：日本特开2012-163578号公报

专利文献3：国际公开第2015/012186号

非专利文献

非专利文献1：analyticalchemistry2007vol.79782-787

非专利文献2：acsnano2010vol.4no.116914-6922

技术实现要素：

发明要解决的课题

对于在ic标签、传感器中使用的半导体元件要求高的开关特性。所谓开关特性，是指半导体元件的导通电流与截止电流之差，在低的截止电流下得到高的导通电流的半导体元件为具有高的开关特性的半导体元件。如非专利文献1～2所记载的技术中，难以获得高的开关特性。

另外，进一步用作传感器时，如非专利文献1所记载的技术中，存在沟道中的电流小、无法实现充分的信号/噪声比这样的课题。另外，如专利文献2～3所记载的技术中，检测灵敏度存在极限。

鉴于上述课题，本发明的目的在于提供开关特性优异的半导体元件、及用作传感器时具有高的检测灵敏度的半导体元件。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明具有以下的构成。即，半导体元件，其是含有基板、第一电极、第二电极及半导体层、并且上述半导体层配置在上述第一电极与上述第二电极之间而成的半导体元件，其中，上述半导体层含有选自碳纳米管及石墨烯中的一种以上，上述半导体元件的沟道长度lc及沟道宽度wc的关系为0.01≤wc/lc≤0.8。

本发明包含至少具有天线和上述半导体元件的无线通信装置。

本发明包含含有上述半导体元件的传感器。

本发明包含上述半导体元件的制造方法，所述制造方法包括通过对包含碳纳米管的溶液进行涂布及干燥来形成上述半导体层的工序。

发明的效果

根据本发明，可提供开关特性优异的半导体元件、及使用了其的无线通信装置、具有高检测灵敏度的传感器。

附图说明

[图1a]为示出本发明的半导体元件的一例的示意俯视图

[图1b]为示出本发明的半导体元件的一例的示意截面图

[图2]为示出本发明的半导体元件的一例的示意俯视图

[图3]为示出本发明的半导体元件的一例的示意截面图

[图4]为示出本发明的半导体元件的一例的示意俯视图

[图5]为示出在本发明的实施例1中所示的半导体元件的半导体层中添加了bsa、ige、亲和素(avidin)时的在第一电极与第二电极间流动的电流值的图

[图6]为示出本发明的半导体元件的一例的示意俯视图

[图7a]为示出本发明的半导体元件的一例的示意俯视图

[图7b]为示出本发明的半导体元件的一例的示意截面图

[图8]为示出本发明的半导体元件的一例的示意俯视图

[图9]为示出使用了本发明的半导体元件的无线通信装置的一例的框图

具体实施方式

<半导体元件>

本发明的半导体元件含有基板、第一电极、第二电极及半导体层，上述半导体层配置在上述第一电极与上述第二电极之间，上述半导体层含有选自碳纳米管及石墨烯中的一种以上，上述半导体元件的沟道长度lc及沟道宽度wc的关系为0.01≤wc/lc≤0.8。

图1a为示出本发明的半导体元件的一例的示意俯视图。图1b为以线aa’将图1a所示的半导体元件切断时的截面图。图1的半导体元件中，第一电极2和第二电极3形成于基板1上，在第一电极2与第二电极3之间配置有半导体层4。

图2为示出本发明的半导体元件的另一例的示意俯视图。第一电极2、第二电极3及半导体层4的配置与图1的情况不同。

本发明中的沟道长度(lc)及沟道宽度(wc)为各半导体层中作为沟道发挥功能的区域的长度及宽度。在图1a及图2中示出lc及wc的例子。

对于本发明的半导体元件而言，通过使其为0.01≤wc/lc≤0.8的关系，从而在作为fet使用时可获得良好的开关特性。

半导体层包含cnt的情况下，通过使cnt形成网络，从而形成三维导电路径。已知cnt为金属型cnt与半导体型cnt的混合物，上述三维导电路径包含金属型cnt和半导体型cnt这两者。

处于wc/lc＞0.8的关系时，沟道宽度相对于沟道长度而言过宽，因此第一电极与第二电极因金属型cnt彼此所形成的导电路径而发生短路的可能性高。第一电极与第二电极发生短路的情况下，无法同时实现低的截止电流和高的导通电流，得不到良好的开关特性。另一方面，处于wc/lc≤0.8的关系的情况下，沟道宽度相对于沟道长度而言窄，因此第一电极与第二电极因金属型cnt彼此所形成的导电路径而发生短路的可能性低，能够同时实现低的截止电流和高的导通电流，可获得良好的开关特性。认为基于这样的机理能够实现良好的开关特性。

作为wc/lc的上限，wc/lc≤0.8，优选wc/lc≤0.5。

作为wc/lc的下限，0.01≤wc/lc，优选0.1≤wc/lc。通过使wc/lc在该范围内，从而在半导体元件中流动充分量的电流，能够增大导通电流。

沟道宽度及沟道长度的尺寸没有特别限定，各自优选在1μm～10mm的范围内。例如，优选为下述关系：沟道宽度为4μm且沟道长度为5μm～400μm；沟道宽度为100μm且沟道长度为150μm～2mm；沟道宽度为200μm且沟道长度为300μm～4mm；沟道宽度为500μm且沟道长度为700μm～8mm；沟道宽度为1mm且沟道长度为1.5mm～10mm；等等。

特别地，关于沟道宽度，更优选为1μm以上，进一步优选为2μm以上，进一步优选为4μm以上。沟道宽度更优选为2mm以下，进一步优选为1mm以下，进一步优选为300μm以下。关于沟道长度，更优选为1.3μm以上，进一步优选为2.5μm以上，进一步优选为5μm以上。沟道长度更优选为2.5mm以下，进一步优选为1.25mm以下，进一步优选为375μm以下。特别优选的是沟道长度为5μm～30μm。通过在该范围内，基于后述的机理，可获得良好的开关特性，并且将半导体元件用作集成电路时，元件尺寸小，能够增大集成度。

对于第一电极及第二电极的配置而言，沟道宽度及沟道长度在满足上述关系的范围内为任意。例如，可举出图1及图2这样的配置，但并不限定于此。

另外，作为本发明的半导体元件的另一方式，可举出下述方式：上述半导体元件还含有栅电极及绝缘层，上述栅电极利用上述绝缘层而与上述第一电极、上述第二电极及上述半导体层电绝缘地配置。

图3的半导体元件中，在基板1上形成有栅电极5及绝缘层6，在它们上形成有第一电极2及第二电极3，在第一电极2与第二电极3之间配置有半导体层4。图3的半导体元件中，第一电极2及第二电极3分别相当于源电极及漏电极，绝缘层6相当于栅极绝缘层，具有作为fet及薄膜晶体管的功能。

图4的半导体元件中，在基板1上形成有第一电极2、第二电极3及栅电极5，在第一电极2与第二电极3之间配置有半导体层4。图4的半导体元件中，第一电极2及第二电极3分别相当于源电极及漏电极。以覆盖半导体层4及栅电极5的方式配置有水溶液等的情况下，该水溶液等作为栅极绝缘层工作，半导体元件发挥作为fet及薄膜晶体管的功能。

作为本发明的半导体元件的优选方式，可举出下述方式：含有多个上述半导体元件，该多个半导体元件中的各第一电极彼此电连接，并且各第二电极彼此电连接。对于这样的方式而言，在一个半导体元件中包含多个半导体层，但从电的方面考虑，认为是一个半导体元件。以下，对于这样的方式而言，将构成元件的多个半导体元件各自称为独立半导体元件。通过为该构成，能够在保持低的截止电流的状态下得到高的导通电流，可获得更良好的开关特性。图6为示出该方式的半导体元件的例子的示意俯视图。半导体元件30中，在基板1上形成有独立半导体元件10和独立半导体元件20。独立半导体元件10包含第一电极12、第二电极13及半导体层14，该半导体层14配置于该第一电极12及该第二电极13之间。同样地，独立半导体元件20包含第一电极22、第二电极23及半导体层24，该半导体层24配置于该第一电极22及该第二电极23之间。独立半导体元件10的第一电极12及独立半导体元件20的第一电极22利用电极32而电连接，并且，独立半导体元件10的第二电极13及独立半导体元件20的第二电极23利用电极33而电连接。

另外，作为本发明的半导体元件的另一方式，可举出下述半导体元件：其含有多个独立半导体元件，多个独立半导体元件中的各第一电极彼此电连接，并且多个独立半导体元件中的各第二电极彼此电连接，还含有第三电极及绝缘层，第三电极利用绝缘层而与多个独立半导体元件中的各第一电极、多个独立半导体元件中的各第二电极及多个独立半导体元件中的各半导体层电绝缘地配置。

图7a为示出该方式的半导体元件的例子的示意俯视图，图7b为以线bb’将图7a所示的半导体元件切断时的截面图。在基板1上形成有栅电极5及绝缘层6，在其上形成有独立半导体元件10和独立半导体元件20。独立半导体元件10包含第一电极12、第二电极13及半导体层14，该半导体层14配置于该第一电极12及该第二电极13之间。同样地，独立半导体元件20包含第一电极22、第二电极23及半导体层24，该半导体层24配置于该第一电极22及该第二电极23之间。独立半导体元件10的第一电极12及独立半导体元件20的第一电极22利用电极32而电连接，并且，独立半导体元件10的第二电极13及独立半导体元件20的第二电极23利用电极33而电连接。图7a及图7b的半导体元件中，第一电极12、22、32及第二电极13、23、33分别相当于源电极及漏电极，绝缘层6相当于栅极绝缘层，具有作为fet及薄膜晶体管的功能。

对于图8的半导体元件而言，除图6的半导体元件的配置外，在基板1上形成栅电极5。图8的半导体元件中，第一电极12、22、32及第二电极13、23、33分别相当于源电极及漏电极，以覆盖半导体层4及栅电极5的方式配置水溶液等的情况下，该水溶液等作为栅极绝缘层工作，半导体元件发挥作为fet及薄膜晶体管的功能。

本发明的半导体元件含有多个独立半导体元件的情况下，所含有的独立半导体元件的数目没有特别限定，优选为3个以上，更优选为5个以上。通过在该范围内，能够得到高的导通电流。另外，本发明的半导体元件含有的半导体元件的数目的上限没有特别限定，优选为100个以下，更优选为50个以下。通过在该范围内，能够保持低的截止电流。

作为基板中使用的材料，例如可举出硅晶片、玻璃、氧化铝烧结体等无机材料；聚酰亚胺、聚酯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚乙烯、聚苯硫醚、聚对二甲苯、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、聚硅氧烷、聚乙烯基苯酚等有机材料；或者无机材料粉末与有机材料的混合物。这些材料可以单独使用，也可以层叠或混合多种材料而使用。另外，优选在基板上形成聚硅氧烷层。聚硅氧烷层的表面平坦性及表面平坦化的效果高，容易减小基板表面的凹凸。通过在基板上形成聚硅氧烷层，从而减小基板表面的凹凸，由此能够在不损害由cnt的网络形成的三维导电路径的导电性的情况下形成半导体层。

另外，第一电极及第二电极间的基板表面的算术平均粗糙度(ra)优选为2nm以下。通过使基板表面的算术平均粗糙度(ra)在该范围内，基板表面的凹凸小，能够在不损害由cnt的网络形成的三维导电路径的导电性的情况下形成半导体层。算术平均粗糙度(ra)为下述值：利用扫描电子显微镜(sem)或透射电子显微镜(tem)对第一电极及第二电极间的基板的截面进行测定，算出得到的图像中随机选择的10个位置的算术平均粗糙度(ra)，将这些ra的值进行算术平均而得到的值。可根据表面粗糙度的不同来选择sem及tem，表面的凹凸为50nm以上的情况下使用sem，表面的凹凸小于50nm的情况下使用tem。需要说明的是，算术平均粗糙度(ra)为下述值：从粗糙度曲线沿其平均线的方向仅以基准长度进行抽取，计算从该抽取部分的平均线至测定曲线为止的偏差的绝对值之和，并进行平均而得到的值。基准长度设为1μm。需要说明的是，在基板、与第一电极及第二电极之间设置有绝缘层等其他层的情况下，所谓第一电极及第二电极间的基板表面的算术平均粗糙度(ra)，是指该其他层表面的算术平均粗糙度(ra)。例如，在基板上形成有上述聚硅氧烷层的情况下，所谓第一电极及第二电极间的基板表面的算术平均粗糙度(ra)，是指第一电极及第二电极间的上述聚硅氧烷层表面的算术平均粗糙度(ra)。

作为绝缘层6中使用的材料，没有特别限定，可举出氧化硅、氧化铝等无机材料；聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、聚硅氧烷、聚乙烯基苯酚(pvp)等有机高分子材料。其中，优选包含含有硅与碳形成的键的有机化合物，具体而言，可举出聚硅氧烷。另外，绝缘层优选除含有上述这样的有机化合物外还含有金属化合物。作为金属化合物，优选包含金属原子与氧原子形成的键的金属化合物。例如，可示例金属氧化物、金属氢氧化物等。金属化合物中包含的金属原子只要形成金属螯合物，则没有特别限定。作为金属原子，例如可举出镁、铝、钛、铬、锰、钴、镍、铜、锌、镓、锆、钌、钯、铟、铪、铂等。其中，从容易获得、成本、金属螯合物的稳定性的观点考虑，优选铝。

另外，半导体元件为在基板上含有第三电极及绝缘层的方式的情况下，可以将设置于上述基板上的聚硅氧烷层用作绝缘层。通过上述方式，聚硅氧烷的表面平坦性及表面平坦化的效果高，因此容易减小绝缘层表面的凹凸。通过减小绝缘层表面的凹凸，从而能够在不损害由cnt的网络形成的三维导电路径的导电性的情况下形成半导体层。

绝缘层可以为单层，也可以为多层，另外，也可以由多种绝缘性材料形成一个层，还可以将多种绝缘性材料层叠而形成多个绝缘层。绝缘层的膜厚优选为0.05～5μm，更优选为0.1～1μm。通过使其为该范围的膜厚，容易形成均匀的薄膜。膜厚可利用原子力显微镜、椭偏法等进行测定。

绝缘层的制作方法没有特别限制，例如可举出下述方法：将构成绝缘层的材料或者包含其前体、单体的组合物涂布于基板后，进行干燥，从而得到涂布膜，根据需要对该涂布膜进行热处理。作为涂布方法，可举出旋涂法、刮刀涂布法、缝模涂布法、丝网印刷法、棒涂法、铸模法、印刷转印法、浸渍提拉法、喷墨法等已知的涂布方法。作为涂布膜的热处理的温度，优选在100～300℃的范围内。

作为第一电极2、第二电极3及栅电极5中使用的材料，例如可举出氧化锡、氧化铟、氧化锡铟(ito)等导电性金属氧化物；铂、金、银、铜、铁、锡、锌、铝、铟、铬、锂、钠、钾、铯、钙、镁、钯、钼、非晶硅、多晶硅等金属、它们的合金；碘化铜、硫化铜等无机导电性物质；聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚乙烯二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸的络合物等有机导电性物质；碳纳米管、石墨烯等纳米碳材料，但并不限定于这些。这些电极材料可以单独使用，也可以层叠或混合多种材料而使用。作为传感器使用时，从相对于所接触的水溶液等的稳定性的观点考虑，第一电极2及第二电极3优选为选自金、铂、钯、有机导电性物质及纳米碳材料中的材料。

第一电极、第二电极及栅电极5的宽度及厚度是任意的。宽度优选在1μm～1mm的范围内，厚度优选在1nm～1μm的范围内。例如，可举出以宽度100μm、厚度50nm的电极的形式配置第一电极及第二电极、此外配置宽度100μm、厚度50nm的栅电极的例子，但并不限定于此。

fet中，可通过改变栅极电压来控制在源电极与漏电极之间流动的电流。fet的迁移率可使用下述(a)式算出。

μ＝(δid/δvg)l·d/(w·εr·ε·vsd)(a)

其中，id表示源极·漏极间的电流，vsd表示源极·漏极间的电压，vg表示栅极电压，d表示绝缘层的厚度，l表示沟道长度，w表示沟道宽度，εr表示栅极绝缘层的相对介电常数，ε表示真空介电常数(8.85×10^-12f/m)，δ表示该物理量的变化量。

另外，可根据id的最大值与id的最小值之比求出开关电流比(on/offratio)。

(半导体层)

对于本发明的半导体元件而言，通过使半导体层含有选自cnt及石墨烯中的一种以上，可获得良好的开关特性。更优选半导体层包含cnt。

作为石墨烯，可举出单层石墨烯、多层石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯纳米带等作为例子。

作为cnt，可使用将1片碳膜(石墨烯片)卷成圆筒状而得到的单层cnt、将2张石墨烯片卷成同心圆状而得到的双层cnt、将多片石墨烯片卷成同心圆状而得到的多层cnt中的任意cnt。为了获得高的半导体特性，优选使用单层cnt。cnt可通过电弧放电法、化学气相沉积法(cvd法)、激光烧蚀法等得到。

另外，cnt中的半导体型cnt优选为90重量％以上且99.5重量％以下，即，cnt中的金属型cnt优选为0.5重量％以上且10重量％以下。通过使金属型cnt的含量在该范围内，第一电极与第二电极因金属型cnt彼此所形成的导电路径而发生短路的可能性降低，并且，通过有效利用金属型cnt的高导电性，可获得高的导通电流，可获得良好的开关特性。

作为得到半导体型为90重量％以上的cnt的方法，可使用已知的方法。例如，可举出：在密度梯度剂的共存下进行超离心的方法；使特定的化合物选择性地附着于半导体型或金属型cnt的表面，利用溶解性的差异来进行分离的方法；利用电性质的差异、通过电泳等来进行分离的方法；等等。作为测定半导体型cnt的含有率的方法，可举出由可见-近红外吸收光谱的吸收面积比来计算的方法、由拉曼光谱的强度比来计算的方法等。

cnt的长度lcnt与沟道长度lc的关系优选为5≤lc/lcnt。通过使lc/lcnt在该范围内，可基于后述的机理而获得良好的开关特性。

此处，所谓cnt的长度(lcnt)，是指随机挑选的20根cnt的长度的平均值。作为lcnt的测定方法，可举出下述方法：从利用原子力显微镜得到的图像中随机挑选出20根cnt，得到它们的长度的平均值。

如前所述，在半导体层中，cnt形成网络，由此形成三维导电路径，该导电路径包含金属型cnt和半导体型cnt这两者。

lc/lcnt＜5时，cnt相对于沟道长度而言较长，因此第一电极与第二电极因金属型cnt彼此所形成的导电路径而发生短路的可能性高，无法同时实现低的截止电流和高的导通电流，得不到良好的开关特性。另一方面，5≤lc/lcnt时，cnt相对于沟道长度而言足够短，因此第一电极与第二电极因金属型cnt彼此所形成的导电路径而发生短路的可能性低，能够同时实现低的截止电流和高的导通电流，可获得良好的开关特性。认为基于这样的机理可实现良好的开关特性。更优选50≤lc/lcnt，进一步优选100≤lc/lcnt。作为lc/lcnt的上限，没有特别限制，优选lc/lcnt≤50000。

具体而言，lcnt优选为2μm以下，更优选为1μm以下。

通常而言，市售的cnt的长度存在分布，因此为了使cnt的长度满足上述条件，优选进行使cnt的长度变短的工序。作为使cnt的长度变短的工序，例如基于硝酸、硫酸等的酸处理、超声波处理、或冷冻粉碎法等方法是有效的。

另外，cnt的直径没有特别限定，优选为1nm以上且100nm以下，更优选为50nm以下。

另外，从提高纯度的观点考虑，优选设置使cnt均匀分散于溶剂中、并利用过滤器对分散液进行过滤的工序。通过从滤液中得到比过滤器孔径小的cnt，可高效地得到比电极间距离短的cnt。在该情况下，优选使用膜滤器作为过滤器。过滤中使用的过滤器的孔径优选为0.5～10μm。

另外，作为半导体层含有的cnt，优选为在表面的至少一部分上附着有聚合物的cnt复合体。通过在cnt的表面的至少一部分上附着聚合物，从而能够在不损害cnt拥有的高电特性的情况下使cnt均匀地分散于溶液中。另外，能够利用涂布法由均匀分散有cnt的溶液形成均匀地分散的cnt膜。由此，能够实现高的半导体特性。

所谓在cnt的表面的至少一部分上附着有聚合物的状态，是指聚合物被覆了cnt的表面的一部分或者全部的状态。

聚合物之所以能够被覆cnt，推测是由于聚合物与cnt的疏水性相互作用。另外，聚合物具有共轭结构的情况下，推测是由于：来自聚合物和cnt各自的共轭体系结构的π电子云重叠，从而产生相互作用。

cnt被聚合物被覆时，cnt的反射颜色由未经被覆的cnt的颜色接近聚合物的颜色。通过对其进行观察，可判断cnt是否被被覆。可通过x射线光电子能谱分析(xps)等元素分析来定量地确认附着物的存在并对附着物相对于cnt的重量比进行测定。

对于使聚合物附着在cnt上的方法，可举出下述方法：(i)向已熔融的聚合物中添加cnt并混合的方法；(ii)使聚合物溶解于溶剂中，向其中添加cnt并混合的方法；(iii)预先通过超声波等使cnt分散，向其中添加聚合物并混合的方法；(iv)向溶剂中加入聚合物和cnt，对该混合体系照射超声波并混合的方法；等等。本发明中，可使用任意的方法，也可将多种方法组合。

作为聚合物，例如可举出纤维素、羧甲基纤维素等纤维素类；聚甲基丙烯酸羟基甲酯等丙烯酸树脂；聚丙烯酸、海藻酸、海藻酸钠、聚乙烯基磺酸、聚乙烯基磺酸钠、聚苯乙烯磺酸、聚苯乙烯磺酸钠、聚乙烯醇、聚乙二醇等聚亚烷基二醇类；聚-3-己基噻吩等聚噻吩系聚合物、聚吡咯系聚合物、聚苯胺系聚合物、聚乙炔系聚合物、聚对苯系聚合物、聚对苯乙炔系聚合物等，但没有特别限定。上述聚合物可以单独使用，也可以使用两种以上的聚合物。对于上述聚合物而言，优选使用单一的单体单元排列而成的聚合物，但也可使用将不同的单体单元进行嵌段共聚而得到的聚合物、将不同的单体单元进行无规共聚而得到的聚合物。另外，还可使用进行接枝聚合而得到的聚合物。

从与cnt的相互作用的观点考虑，尤其优选共轭系聚合物。为共轭系聚合物时，能够在不损害cnt拥有的高电特性的情况下将cnt均匀地分散于溶液中，能够实现更高的半导体特性。

上述共轭系聚合物并不必须为高分子量，可以为由直链状共轭系形成的低聚物。共轭系聚合物的优选分子量以数均分子量计为800～100,000。

作为具有上述结构的共轭系聚合物的例子，可举出下述这样的结构。需要说明的是，各结构中的n表示重复数，在2～1000的范围内。另外，共轭系聚合物可以为各结构的均聚物，也可以为共聚物。

[化学式1]

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

[化学式6]

[化学式7]

共轭系聚合物可利用已知的方法合成。例如，作为合成向噻吩导入侧链而得到的噻吩衍生物(作为单体)的方法，可举出：在钯催化剂下将卤代噻吩衍生物与噻吩硼酸或噻吩硼酸酯进行偶联的方法；在镍或钯催化剂下将卤代噻吩衍生物与噻吩格式试剂进行偶联的方法。另外，在将上述噻吩衍生物以外的单元与噻吩连结的情况下，也可使用卤代单元利用同样的方法进行偶联。另外，通过向利用上述方式得到的单体的末端导入聚合性取代基团，在钯催化剂、镍催化剂下使聚合进行，从而能够得到共轭系聚合物。

对于共轭系聚合物而言，优选除去在合成过程中使用的原料、副产物等杂质。杂质的除去中，例如可使用硅胶柱层析法、索氏提取法、过滤法、离子交换法、螯合物法等。可组合两种以上的这些方法。

只要在不损害cnt及cnt复合体的电特性的范围内，则半导体层还可包含有机半导体、绝缘性材料。

半导体层的膜厚没有特别限制，优选为1nm以上且100nm以下。通过在该范围内，能够有效地形成由cnt的网络形成的三维导电路径。更优选为1nm以上且50nm以下，进一步优选为1nm以上且20nm以下。需要说明的是，半导体层的膜厚是指基板上的膜厚。

另外，对于本发明的半导体元件而言，在半导体层的膜厚为1nm以上且50nm以下、进一步优选为1nm以上且20nm以下的情况下，可特别合适地适用于传感器。通过使半导体层的膜厚在该范围内，从而能够将因与感知对象物质的相互作用而引起的电特性的变化充分地以电信号形式取出。

作为半导体层的形成方法，也可使用电阻加热蒸镀、电子射线束、溅射、cvd等干式方法，从制造成本、适合于大面积的观点考虑，优选使用涂布法。具体而言，可优选使用旋涂法、刮刀涂布法、缝模涂布法、丝网印刷法、棒涂法、铸模法、印刷转印法、浸渍提拉法、喷墨法等。可根据涂膜厚度控制、取向控制等想要得到的涂膜特性来选择涂布方法。另外，可以在大气下、减压下或非活性气体气氛下(氮、氩气氛下)对所形成的涂膜进行退火处理。

(半导体元件的制造方法)

以下，作为图1及图6所示的半导体元件的制造方法，针对包括将包含cnt的溶液进行涂布及干燥而形成半导体层的工序的例子进行说明。需要说明的是，制造方法并不限定于下述方法。

首先，在基板1上形成第一电极2及第二电极3。形成方法例如可举出金属蒸镀、旋涂法、刮刀涂布法、缝模涂布法、丝网印刷法、棒涂法、铸模法、印刷转印法、浸渍提拉法、喷墨法等已知的方法。需要说明的是，可以使用掩模等直接形成图案，也可以在基板上涂布抗蚀剂，对抗蚀剂膜进行曝光·显影而成为期望的图案，然后进行蚀刻，由此对栅电极进行图案化。

接着，利用将包含cnt的溶液进行涂布及干燥而形成半导体层的工序，形成半导体层4。作为将包含cnt的溶液进行涂布的方法，具体而言可优选使用旋涂法、刮刀涂布法、缝模涂布法、丝网印刷法、棒涂法、铸模法、印刷转印法、浸渍提拉法、喷墨法等。可根据涂膜厚度控制、取向控制等想要得到的涂膜特性来选择涂布方法。另外，作为干燥方法，可在大气下、减压下或非活性气体(氮、氩等)气氛下对所形成的涂膜进行退火处理。具体而言，例如可举出于50～150℃、在氮气氛下退火3～30分钟。利用这样的干燥工序，能够可靠地使涂膜干燥。作为涂布法中使用的溶剂，没有特别限定，可举出水、乙醇、四氢呋喃、乙腈、n-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、丙二醇-1-单甲基醚-2-乙酸酯、氯仿、邻二氯苯、甲苯等。上述溶剂可以单独使用，也可以混合两种以上的溶剂而使用。

图3及图7所示的半导体元件的制造方法相对于图1及图6所示的半导体元件的制造方法而言，增加了在基板1上首先形成栅电极5及绝缘层6的工序。

(无线通信装置)

接着，对含有上述半导体元件的本发明的无线通信装置进行说明。该无线通信装置例如可作为rfid这样的、通过rfid标签对从搭载于读写器的天线发出的载波进行接收从而进行电通信的装置使用。

就具体的工作而言，例如rfid标签的天线接收从搭载于读写器的天线发出的无线信号。然后，与该信号相应而产生的交流电流通过整流电路而转换为直流电流，rfid标签起电。接着，经起电的rfid标签从无线信号接收命令，根据命令进行工作。然后，将与命令相应的结果的响应以无线信号的形式从rfid标签的天线发送至读写器的天线。需要说明的是，与命令相应的工作至少通过已知的解调电路、工作控制逻辑电路、调制电路来进行。

本发明的无线通信装置至少具有上述的半导体元件和天线。作为无线通信装置的更具体的构成，例如可举出如图9所示那样的构成。其由下述部分构成且各电路部进行了电连接：电源生成部51，其对由天线50接收到的来自外部的调制波信号进行整流、并向各部分供给电源；解调电路52，其对上述调制波信号进行解调并将其送至控制电路53；调制电路54，其将从控制电路53送出的数据进行调制并将其送出至天线；控制电路53，其将通过解调电路52而进行了解调的数据写入存储电路55，以及从存储电路55读出数据并将其发送至调制电路54。上述解调电路52、控制电路53、调制电路54、存储电路55由本发明的半导体元件构成，并且可进一步包含电容器、电阻元件、二极管等。需要说明的是，上述存储电路55可进一步具有eeprom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory(电可擦只读存储器))、feram(ferroelectricrandamaccessmemory(铁电随机存取存储器))等非易失性的可重写的存储部。上述电源生成部51由电容器和二极管构成。

天线、电容器、电阻元件、二极管及非易失性的可重写的存储部为通常使用的构件即可，对所使用的材料、形状没有特别限定。另外，将上述的各构成要素进行电连接的材料只要是通常可使用的导电材料即可，可以是任意的导电材料。各构成要素的连接方法只要能够实现电导通即可，可以是任意的方法。各构成要素的连接部的宽度、厚度为任意。

(传感器)

本发明的传感器含有上述的半导体元件。即含有下述半导体元件，该半导体元件含有基板、第一电极、第二电极及半导体层，上述半导体层配置于上述第一电极与上述第二电极之间，上述半导体层含有选自碳纳米管及石墨烯中的一种以上，上述半导体元件的沟道长度lc及沟道宽度wc的关系为0.01≤wc/lc≤0.8。更优选半导体层包含cnt。

通过使半导体元件的沟道长度lc及沟道宽度wc的关系为0.01≤wc/lc≤0.8，从而如上所述具有良好的开关特性，因此在将该半导体元件应用于传感器时，因与感知对象物质的相互作用而引起的电特性的变化增大，能够实现高灵敏度的检测。

另外，半导体层包含cnt的情况下，在半导体层中，cnt形成网络，由此形成三维导电路径。当感知对象物质与半导体层发生相互作用时，感知对象物质使位于其附近的cnt的导电性变化，因此三维导电路径的一部分发生相互作用，电特性发生变化。

0.8＜wc/lc时，沟道宽度相对于沟道长度而言过宽，因此在沟道的宽度方向上，感知对象物质未充分地存在。因此，容易产生从不受到感知对象物质影响的cnt通过的导电路径，电特性的变化变小。另一方面，wc/lc≤0.8时，沟道宽度相对于沟道长度而言窄，因此在沟道的宽度方向上，感知对象物质充分地存在。因此，容易产生从受到感知对象物质影响的cnt通过的导电路径，电特性的变化增大。认为基于这样的机理能够实现高灵敏度的检测。

对于wc/lc而言，更优选wc/lc≤0.5，进一步优选wc/lc≤0.3。对于wc/lc而言，0.01≤wc/lc，优选0.1≤wc/lc。通过在该范围内，充分量的电流在半导体元件中流动，能够增大信号/噪声比。

作为wc/lc的范围，更优选为0.1≤wc/lc≤0.5，进一步优选为0.1≤wc/lc≤0.3。通过在该范围内，在沟道的宽度方向上，感知对象物质容易更充分地存在，电特性的变化增大，并且充分量的电流在半导体元件中流动，能够增大信号/噪声比。

本发明的传感器优选含有多个上述半导体元件。多个半导体元件中的各第一电极彼此电连接，并且，各第二电极彼此电连接，由此能够在保持低截止电流的状态下得到高导通电流，可得到更良好的开关特性，因与感知对象物质的相互作用而引起的电特性的变化增大，能够实现高灵敏度的检测。

另外，如前所述，在半导体元件中，通过使cnt的长度lcnt与沟道长度lc的关系为5≤lc/lcnt，从而具有良好的开关特性，因此在本发明的传感器中，因与感知对象物质的相互作用而引起的电特性的变化增大，能够实现高灵敏度的检测。

lc/lcnt＜5时，cnt相对于沟道长度而言较长，因此在沟道的长度方向上，第一电极与第二电极通过不受到感知对象物质的影响的cnt而导通的概率高。因此，容易产生不与感知对象相互作用的导电路径，电特性的变化变小。

另一方面，5≤lc/lcnt时，cnt相对于沟道长度而言充分地短，因此在沟道的长度方向上，第一电极与第二电极通过不受到感知对象物质的影响的cnt而导通的概率低。因此，不易产生不与感知对象相互作用的导电路径，电特性的变化增大。认为基于这样的机理能够实现高灵敏度的检测。

另外，对于本发明的传感器而言，优选在半导体层的至少一部分含有羟基、羧基、氨基、巯基、磺基、膦酸基、它们的有机盐或无机盐、甲酰基、马来酰亚胺基及琥珀酰亚胺基等官能团。由此，容易将选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质固定于半导体层。

上述官能团中，氨基、马来酰亚胺基、琥珀酰亚胺基可以具有取代基，也可以不具有取代基。取代基例如可举出烷基等，该取代基可被进一步取代。

作为上述官能团中的有机盐，没有特别限定，例如可举出四甲基铵盐等铵盐、n-甲基吡啶鎓盐等吡啶鎓盐、咪唑鎓盐、乙酸盐等羧酸盐、磺酸盐、膦酸盐等。

作为上述官能团中的无机盐，没有特别限制，可举出碳酸盐、钠盐等碱金属盐、镁盐等碱土金属盐、包含铜、锌、铁等过渡金属离子的盐、四氟硼酸盐等包含硼化合物的盐、硫酸盐、磷酸盐、盐酸盐、硝酸盐等。

作为向半导体层导入官能团的导入形态，可举出在附着于cnt的表面的聚合物中具有官能团的形态、在cnt的表面附着有具有上述官能团的除聚合物以外的有机化合物的形态等。从检测灵敏度的观点考虑，在cnt的表面附着有除聚合物以外的有机化合物、并在该有机化合物的至少一部分中具有上述官能团的形态是更优选的。

作为具有上述官能团的除聚合物以外的有机化合物，例如可举出硬脂胺、月桂胺、己胺、1，6-二氨基己烷、二乙二醇双(3-氨基丙基)醚、异佛尔酮二胺、2-乙基己胺、硬脂酸、月桂酸、十二烷基硫酸钠、吐温(tween)20、1-芘甲酸、1-氨基芘、1-六苯并蔻甲酸、1-氨基六苯并蔻、1-六苯并蔻丁酸(1-hexabenzocoronenebutanecarboxylicacid)、1-芘丁酸(1-pyrenebutanecarboxylicacid)、4-(芘-1-基)丁烷-1-胺、4-(芘-1-基)丁烷-1-醇、4-(芘-1-基)丁烷-1-硫醇、4-(六苯并蔻-1-基)丁烷-1-胺、4-(六苯并蔻-1-基)丁烷-1-醇、4-(六苯并蔻-1-基)丁烷-1-硫醇、1-芘丁酸-n-羟基琥珀酰亚胺基酯、1-六苯并蔻丁酸-n-羟基琥珀酰亚胺基酯、生物素、生物素-n-羟基琥珀酰亚胺基酯、生物素-n-羟基-磺基琥珀酰亚胺基酯、聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺(polyacrylamine)、聚丙烯酰胺盐酸盐、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸钠、聚甲基丙烯酰胺(polymethacrylamine)、聚甲基丙烯酰胺盐酸盐、海藻酸、海藻酸钠、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、壳多糖(chitin)、直链淀粉、支链淀粉、纤维素、羧基甲基纤维素、蔗糖、乳糖、胆酸、胆酸钠、去氧胆酸、去氧胆酸钠、胆固醇、环糊精、木聚糖、儿茶素(catechin)、聚-3-(乙基磺酸-2-基)噻吩、聚-3-(乙酸-2-基)噻吩、聚-3-(2-氨基乙基)噻吩、聚-3-(2-羟基乙基)噻吩、聚-3-(2-巯基乙基)噻吩、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯基苯酚、聚氧化丙烯三醇、戊二醛、乙二醇、乙二胺、聚-1h-(丙酸-3-基)吡咯、1-金刚烷醇、2-金刚烷醇、1-金刚烷甲酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、n-乙基马来酰亚胺等。上述有机化合物可以单独使用，也可以并用两种以上的有机化合物。

作为使除聚合物以外的有机化合物附着于cnt的方法，可举出：(i)向已熔融的该有机化合物中添加cnt并进行混合的方法；(ii)使该有机化合物溶解于溶剂中，向其中添加cnt并进行混合的方法；(iii)预先利用超声波等使cnt预分散，向其中添加该有机化合物并进行混合的方法；(iv)向溶剂中加入该有机化合物和cnt，对该混合体系照射超声波并进行混合的方法；(v)将已涂布于基板上的cnt浸渍于已熔融的该有机化合物中的方法；(vi)使该有机化合物溶解于溶剂中，并在其中浸渍已涂布于基板上的cnt的方法；等等。本发明中，可使用任意方法，也可以组合多种方法。

另外，本发明的传感器中，优选在半导体层的至少一部分中具有选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质。由此，能够将感知对象物质选择性地固定于半导体层。

作为生物相关物质，只要是可选择性地与感知对象物质相互作用的物质即可，没有特别限定，可使用任意的物质。具体而言，可举出酶、抗原、抗体、适体、半抗原、半抗原抗体、肽、寡肽、多肽(蛋白质)、激素、核酸、寡核苷酸、生物素、生物素化蛋白、亲和素、链霉亲和素、糖、寡糖、多糖等糖类、低分子化合物、高分子化合物、无机物质和它们的复合体、病毒、细菌、细胞、生物组织和构成它们的物质等。其中，优选为选自低分子化合物、抗体、适体及酶的物质。

作为低分子化合物，例如可举出分子量为100至1000左右的化合物。具体而言，可举出生物素、芘丁酸琥珀酰亚胺基酯、芘丁酸马来酰亚胺基酯等。

作为抗体，例如可举出anti-psa、anti-hcg、anti-ige、anti-bnp、anti-nt-probnp、anti-afp、anti-ck-mb、anti-pivkaii、anti-ca15-3、anti-cyfra、anti-hiv、anti-肌钙蛋白t、anti-降钙素原、anti-hba1c、anti-载脂蛋白(apolipoprotein)、anti-c反应性蛋白(crp)等。作为抗体，优选igg型，尤其优选仅可变部位(fab)片段的抗体。

作为适体，例如可举出寡核苷酸适体、肽适体，例如可举出ige适体、psa适体、凝血酶适体等。

作为酶，例如可举出葡糖氧化酶、过氧化物酶等。

上述中，更优选为选自生物素、ige适体及anti-psa中的物质。

作为将生物相关物质固定于半导体层的方法，没有特别限定，可举出：使生物相关物质直接吸附于cnt表面的方法；利用生物相关物质与半导体层所含有的官能团、即羟基、羧基、氨基、巯基、磺基、膦酸基、它们的有机盐或无机盐、甲酰基、马来酰亚胺基及琥珀酰亚胺基等官能团的反应或相互作用的方法。从固定的强度的观点考虑，优选利用生物相关物质与半导体层所含有的官能团的反应或相互作用的方法。例如，生物相关物质中包含氨基的情况下，优选利用与半导体层所含有的羧基、醛基、琥珀酰亚胺基的反应或相互作用的方法。生物相关物质中包含硫醇基的情况下，优选利用与半导体层所含有的马来酰亚胺基等反应或相互作用的方法。

上述中，羧基、琥珀酰亚胺基酯基及氨基容易利用与生物相关物质的反应或相互作用，容易将生物相关物质固定于半导体层。因此，半导体层所含有的官能团优选为羧基、琥珀酰亚胺基酯基及氨基。

作为反应或相互作用的具体例，可举出化学键、氢键、离子键、配位键、静电力、范德华力等，没有特别限定，根据官能团的种类和生物相关物质的化学结构适当选择即可。另外，也可根据需要将官能团及/或生物相关物质的一部分转化为其他适当的官能团后进行固定。另外，也可在官能团与生物相关物质之间有效利用对苯二甲酸等连接物(linker)。

作为进行固定的工艺，没有特别限定，可举出以下工艺：向包含cnt的溶液或半导体层添加包含生物相关物质的溶液，根据需要一边施以加热、冷却、振动等，一边将生物相关物质固定，然后通过洗涤或干燥而除去剩余的成分；等等。本发明的传感器中，作为半导体层所含有的官能团/生物相关物质的组合，例如可举出羧基/葡萄糖氧化酶、羧基/t-psa-mab(前列腺特异抗原用的单克隆性抗体)、羧基/hcg-mab(人绒毛膜促性腺激素抗体)、羧基/人工寡核苷酸(ige(免疫球蛋白e)适体)、羧基/anti-ige、羧基/ige、羧基/氨基末端rna(hiv-1(人类免疫缺陷病毒)受体)、羧基/利尿钠肽受体、氨基/rna(hiv-1抗体受体)、氨基/生物素、巯基/t-psa-mab、巯基/hcg-mab、磺基/t-psa-mab、磺基/hcg-mab、膦酸基/t-psa-mab、膦酸基/hcg-mab、醛基/寡核苷酸、醛基/抗afp多克隆抗体(人组织免疫染色用抗体)、马来酰亚胺基/半胱氨酸、琥珀酰亚胺基酯/链霉亲和素、羧酸钠/葡萄糖氧化酶、羧基/anti-肌钙蛋白t(肌钙蛋白t抗体)、羧基/anti-ck-mb(肌酸激酶mb抗体)、羧基/anti-pivka-ii(proteininducedbyvitaminkabsenceorantagonist-ii抗体，由维生素k缺乏或拮抗剂诱导的蛋白质-ii抗体)、羧基/anti-ca15-3、羧基/anti-cea(癌胚性抗原抗体))、羧基/anti-cyfra(细胞角蛋白19片段抗体)、羧基/anti-p53(p53蛋白质抗体)等。另外，生物相关物质含有官能团的情况下，可作为含有官能团的有机化合物而合适地使用。具体而言，可举出ige适体、生物素、链霉亲和素、利尿钠肽受体、亲和素、t-psa-mab、hcg-mab、ige、氨基末端rna、rna、抗afp多克隆抗体、半胱氨酸、anti-肌钙蛋白t、anti-ck-mb、anti-pivka-ii、anti-ca15-3、anti-cea、anti-cyfra、anti-p53等。

另外，选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质向半导体层的固定可与半导体层的形成分别地进行，也可以一并进行。对于分别地进行而言，例如可举出下述方法：通过cnt溶液的涂布而在有机膜上形成半导体层，然后将半导体层浸渍于包含选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质的溶液中。对于一并进行而言，例如可举出下述方法：使用预先包含选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质的cnt复合体来形成半导体层。可根据需要通过洗涤或干燥而除去剩余的成分。

对于含有以图1的方式形成的半导体元件的传感器而言，当感知对象物质或包含其的溶液、气体或固体被配置于半导体层4的附近时，在第一电极2与第二电极3之间流动的电流值或电阻值发生变化。通过测定该变化，能够进行感知对象物质的检测。

另外，对于含有以图3、图4及图6的方式形成的半导体元件的传感器而言也同样，当感知对象物质或包含其的溶液、气体或固体被配置于半导体层4的附近时，在第一电极2与第二电极3之间、即在半导体层4中流动的电流值发生变化。通过测定该变化，能够进行感知对象物质的检测。

另外，在含有图3、图4及图7a的半导体元件的传感器中，可通过栅电极5的电压来控制在半导体层4中流动的电流值。因此，测定使栅电极5的电压发生变化时的在第一电极与第二电极之间流动的电流值时，可得到二维的图(i-v图)。

可使用其中一部分或全部的特性值来进行感知对象物质的检测，也可使用最大电流与最小电流之比即开关电流比来进行感知对象物质的检测。此外，也可使用电阻值、阻抗(impedance)、跨导(transconductance)、电容(capacitance)等可从半导体元件得到的已知的电特性来进行感知对象物质的检测。

感知对象物质可以单独使用，也可与其他物质、溶剂混合。感知对象物质或包含其的溶液、气体或固体被配置于半导体层4的附近时，如前所述，通过半导体层4与感知对象物质相互作用，半导体层4的电特性发生变化，能以上述中任一种电信号的变化的形式被检测。

作为感知对象物质，没有特别限定，例如可举出酶、抗原、抗体、半抗原、肽、寡肽、多肽(蛋白质)、激素、核酸、寡核苷酸、糖、寡糖、多糖等糖类、低分子化合物、无机物质及它们的复合体、病毒、细菌、细胞、生物组织及构成它们的物质等。上述物质通过与羟基、羧基、氨基、巯基、磺基、膦酸基、它们的有机盐或无机盐、甲酰基、马来酰亚胺基及琥珀酰亚胺基等官能团、或者生物相关物质中的任一种的反应或相互作用，而向本发明的传感器中的半导体层的电特性带来变化。

作为低分子化合物，没有特别限定，例如可举出可由机体产生的氨、甲烷等在常温常压下为气体的化合物、尿酸等固体化合物。可优选举出尿酸等固体化合物。

作为感知对象物质，优选为选自糖、蛋白质、病毒及细菌中的物质。作为糖，例如可举出葡萄糖等。作为蛋白质，例如可举出psa、hcg、ige、bnp、nt-probnp、afp、ck-mb、pivkaii、ca15-3、cyfra、anti-p53、肌钙蛋白t、降钙素原、hba1c、载脂蛋白、c反应性蛋白(crp)等。作为病毒，例如可举出hiv、流感病毒、b型肝炎病毒、c型肝炎病毒等。作为细菌，例如可举出衣原体、金黄色葡萄球菌、肠出血性大肠杆菌等。

作为生物相关物质/感知对象物质的组合，例如可举出葡萄糖氧化酶/β-d-葡萄糖、t-psa-mab(前列腺特异抗原用的单克隆性抗体)/psa(前列腺特异抗原)、hcg-mab(人绒毛膜促性腺激素抗体)/hcg(人绒毛膜促性腺激素)、人工寡核苷酸/ige(免疫球蛋白e)、二异丙基碳二亚胺/ige、anti-ige/ige、氨基末端rna/hiv-1(人类免疫缺陷病毒)、利尿钠肽受体/bnp(脑钠肽)、rna/hiv-1、生物素/亲和素、寡核苷酸/核酸、抗afp多克隆抗体(人组织免疫染色用抗体)/α甲胎蛋白、链霉亲和素/生物素、亲和素/生物素、anti-肌钙蛋白t(肌钙蛋白t抗体)/肌钙蛋白t、anti-ck-mb(肌酸激酶mb抗体)/ck-mb(肌酸激酶mb)、anti-pivka-ii(proteininducedbyvitaminkabsenceorantagonist-ii抗体，由维生素k缺乏或拮抗剂诱导的蛋白质-ii抗体)/pivka-ii(proteininducedbyvitaminkabsenceorantagonist-ii，由维生素k缺乏或拮抗剂诱导的蛋白质-ii)、anti-ca15-3/ca15-3、anti-cea(癌胚性抗原抗体)/cea(癌胚性抗原)、anti-cyfra(细胞角蛋白19片段抗体)/cyfra(细胞角蛋白19片段)、anti-p53(p53蛋白质抗体)/p53(p53蛋白质)等。

作为包含感知对象物质的试样，没有特别限定，可举出呼气、汗、尿、唾液、便、血液、血清、血浆、缓冲液等。优选为选自汗、尿、唾液、血液、血清、血浆及缓冲液中的试样。

实施例

以下，基于实施例对本发明进一步具体地进行说明。需要说明的是，本发明并不限定于下述实施例。需要说明的是，使用的cnt如下所述。

cnt：cni公司制，单层cnt，半导体型cnt为95重量％，金属型cnt为5重量％

关于使用的化合物中使用了简称的物质，如下所示。

p3ht：聚-3-己基噻吩

pbs：磷酸盐缓冲生理盐水

bsa：牛血清白蛋白

ige：免疫球蛋白e

psa：前列腺特异抗原

o-dcb：邻二氯苯

dmf：二甲基甲酰胺

dmso：二甲基亚砜

edc：1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐

thf：四氢呋喃。

各实施例及比较例中的cnt的长度利用下述方法测得：从利用原子力显微镜得到的图像中，随机地挑选20根cnt，得到它们的长度的平均值。

聚合物的分子量利用以下方式测得。用孔径为0.45μm的膜滤器将样品过滤后，使用gpc(gelpermeationchromatography：凝胶渗透色谱，东曹(株)制hlc-8220gpc)(展开溶剂：氯仿，展开速度：0.4ml/分钟)，通过基于聚苯乙烯标准样品的换算而求出。

作为传感器的评价中的信号/噪声比，利用以下方式算出。将从测定开始起20秒至80秒的电流值变化进行线性近似(linearapproximation)，针对各时间算出测定数据与线性近似数据之差的绝对值，将其平均值作为噪声。信号为添加蛋白质前后的电流值变化量的绝对值。通过将信号除以噪声，从而算出信号/噪声比。

第一电极及第二电极间的基板表面的算术平均粗糙度(ra)利用以下方式算出。利用tem对第一电极及第二电极间的基板的截面进行测定，算出得到的图像中随机选择的10个位置的算术平均粗糙度(ra)，以其算术平均的值的形式算出。需要说明的是，基准长度为1μm。

对于集成度而言，算出在每单位面积(1mm²)中容纳有几个将沟道长度及沟道宽度中任意较大的一方作为1条边的正方形。即，将沟道长度及沟道宽度中的任意较大的一方作为正方形的1条边的长度，计算正方形的面积，将1mm²除以所述面积而得到的值作为集成度。

实施例1

(1)半导体溶液的制作

将1.5mg的cnt和1.5mg的p3ht加入至15ml的氯仿中，一边进行冰冷，一边使用超声波均化器(东京理化器械(株)制vcx-500)，以250w的输出功率进行30分钟超声波搅拌，得到cnt分散液a(相对于溶剂而言的cnt复合体浓度为0.1g/l)。

接着，进行用于形成半导体层的半导体溶液的制作。针对上述cnt分散液a，使用膜滤器(孔径为10μm，直径为25mm，millipore公司制omniporemembrane)进行过滤，然后进一步使用膜滤器(孔径为5μm，直径为25mm，millipore公司制omniporemembrane)进行过滤。向5ml得到的滤液中加入o-dcb45ml，得到半导体溶液a(相对于溶剂而言的cnt复合体浓度为0.01g/l)。

(2)绝缘层溶液的制作

将61.41g(0.45摩尔)甲基三甲氧基硅烷、12.35g(0.05摩尔)β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、99.33g(0.5摩尔)苯基三甲氧基硅烷及50.08g(0.5摩尔)聚乙二醇三乙氧基硅烷溶解于203.01g丙二醇单丁基醚(沸点170℃)中，一边搅拌一边向其中加入54.90g水、0.864g磷酸。在浴温为105℃的条件下对得到的溶液加热2小时，将内温升至90℃，馏出主要包含作为副产物产生的甲醇的成分。接着，于130℃的浴温加热2小时，将内温升至118℃，馏出主要包含水和丙二醇单丁基醚的成分，然后冷却至室温，得到固态成分浓度为28.5重量％的聚合物溶液a。将10g得到的聚合物溶液a、13.0g双(乙酰乙酸乙酯)单(2，4-戊二酮)铝(商品名“aluminumchelated(铝螯合物d)”，kawakenfinechemicalsco.，ltd制)及42.0g丙二醇单乙基醚乙酸酯(以下，称为pgmea)混合，于室温搅拌2小时，得到聚合物溶液b。

(3)半导体元件的制作

制作图4所示的半导体元件。将利用上述(2)中记载的方法制作的聚合物溶液b旋涂(800rpm×20秒)于玻璃基板(膜厚为0.7mm)上，于120℃进行5分钟热处理，然后再次旋涂(800rpm×20秒)聚合物溶液b，在氮气流下于200℃热处理30分钟，由此形成膜厚为400nm的由聚硅氧烷形成的绝缘层。在上述绝缘层上以使膜厚为50nm的方式对金进行真空蒸镀，在其上旋涂(1000rpm×20秒)光致抗蚀剂(商品名“lc100-10cp”，rohmandhaas(株)制)，于100℃进行10分钟加热干燥。

针对制作的光致抗蚀剂膜，使用平行光掩模对准器(canoninc.制pla-501f)，隔着掩模进行图案曝光，然后使用自动显影装置(泷泽产业(株)制ad-2000)，用2.38重量％四甲基氢氧化铵水溶液即elm-d(商品名，三菱气体化学(株)制)进行70秒喷淋显影，接着，用水洗涤30秒。然后，用aurum-302(商品名，关东化学(株)制)进行5分钟蚀刻处理，然后用水洗涤30秒。在azremover100(商品名，azelectronicmaterialsco.，ltd.制)中浸渍5分钟，剥离抗蚀剂，用水洗涤30秒，然后于120℃进行20分钟加热干燥，由此形成第一电极2、第二电极3及栅电极5。接着，在栅电极5上涂布银氯化银油墨(bas(株)公司制)，在氮气流下于100℃进行10分钟热处理。

第一电极2及第二电极3的宽度(沟道宽度)为200μm，第一电极2与第二电极3的间隔(沟道长度)为250μm。栅电极5与第二电极3平行地配置，栅电极5与第二电极3的间隔为5mm。在形成有电极的基板上，使用喷墨装置(clustertechnologyco.，ltd.(株)制)滴加400pl利用上述(1)记载的方法制作的半导体溶液a，形成半导体层4，在加热板上，在氮气流下于150℃进行30分钟热处理，得到半导体元件。

接着，对改变上述半导体元件的栅电极5的电压(vg)时的第一电极与第二电极间的电流(id)-第一电极与第二电极间的电压(vsd)特性进行测定。测定中使用了半导体特性评价系统4200-scs型(keithleyinstrumentsinc.制)，在0.01mpbs(ph7.2，和光纯药工业(株)制)100μl(气温20℃，湿度35％)下进行测定。固定为vsd＝-0.2v、且vg在0～-1v的范围内变化时的开关电流比为1e+4。

接着，将半导体层4在6.0mg芘丁酸琥珀酰亚胺基酯(anaspec，inc.制)的1.0mldmf(和光纯药工业(株)制)溶液中浸渍1小时。然后，用dmf及dmso(和光纯药工业(株)制)充分洗涤半导体层4。接着，将半导体层4在10μl二乙二醇双(3-氨基丙基)醚(东京化成工业(株)制)的1.0mldmso溶液中浸渍一整夜。然后，用dmso及纯水充分洗涤半导体层4。接着，将半导体层4在1.0mg生物素n-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯的1.0ml的0.01mpbs溶液中浸渍一整夜。然后，用纯水充分洗涤半导体层4，得到在半导体层4上固定有生物素的半导体元件。

将上述半导体元件在5.0mgbsa的5.0ml的0.01mpbs溶液中浸渍一整夜。然后，用纯水将半导体层4充分洗涤，得到半导体层4经生物素及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(4)作为传感器的评价

将由(3)制作的经生物素修饰的半导体元件的半导体层4浸渍于100μl0.01mpbs中，测定在第一电极2与第二电极3之间流动的电流值。测定中使用了半导体特性评价系统4200-scs型(keithleyinstrumentsinc.制)。在第一电极·第二电极间电压(vsd)＝-0.2v、第一电极·栅电极间电压(vg)＝-0.6v的条件下进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige(yamasa(株)制)-0.01mpbs溶液20ml，于12分钟后添加5μg/ml亲和素(和光纯药工业(株)制)-0.01mpbs溶液20μl。将其结果示于图5。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低7.0％。信号/噪声比为24。

实施例2

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为300μm以外与实施例1同样地操作，制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低7.1％。信号/噪声比为25。

实施例3

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为400μm、滴加600pl半导体溶液a以外，与实施例1同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低8.0％。信号/噪声比为30。

实施例4

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为1000μm、滴加1200pl半导体溶液a以外，与实施例1同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低9.0％。信号/噪声比为33。

实施例5

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为2000μm、滴加2000pl半导体溶液a以外，与实施例1同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低8.8％。信号/噪声比为31。

实施例6

(1)半导体元件的制作

除了使沟道宽度为100μm以外，与实施例5同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低7.7％。信号/噪声比为15。

实施例7

(1)半导体元件的制作

除了使沟道宽度为20μm以外，与实施例5同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低7.1％。信号/噪声比为12。

实施例8

(1)半导体元件的制作

除了使沟道宽度为20μm、使沟道长度为100μm以外，与实施例1同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低8.7％。信号/噪声比为32。

实施例9

(1)半导体元件的制作

除了未进行基于膜滤器(孔径10μm)的过滤以外，与实施例8同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低8.6％。信号/噪声比为33。

实施例10

(1)半导体元件的制作

除了使沟道宽度为15μm、使沟道长度为20μm以外，与实施例9同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低6.5％。信号/噪声比为21。

实施例11

(1)半导体元件的制作

除了使沟道宽度为7μm、使沟道长度为10μm以外，与实施例9同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低6.2％。信号/噪声比为20。

实施例12

(1)半导体元件的制作

除了使沟道宽度为4μm、使沟道长度为6μm以外，与实施例9同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低5.0％。信号/噪声比为18。

实施例13

(1)半导体溶液的制作

利用反应路线1所示的方法合成化合物(70)。

(反应路线1)

[化学式8]

一边对将0.73g镁溶解于20mlthf中得到的溶液进行搅拌，一边向该溶液中经1小时滴加4.3g化合物(1-a)(东京化成工业(株)制)的thf(20ml)溶液，进而于80℃搅拌24小时，得到化合物(1-b)的溶液。

另行地，一边于0℃对将4.8g化合物(1-a)、0.22gnicl2(dppp)2(sigmaaldrich制)溶解于100ml乙醚(和光纯药工业(株)制)中得到的溶液进行搅拌，一边向该溶液滴加上述化合物(1-b)的溶液。于50℃搅拌24小时后，向得到的溶液中加入2m盐酸，分离有机层。用200ml水将得到的有机层洗涤后，用硫酸镁进行干燥。使用蒸发器从得到的溶液中馏去溶剂，然后利用蒸馏进行纯化，得到2.10g化合物(1-c)。

将上述化合物(1-c)溶解于8mldmf中，加入n-溴代琥珀酰亚胺2.82g的dmf(16ml)溶液，在氮气氛下于5～10℃搅拌24小时。向得到的溶液中加入100ml水和100ml己烷，分离有机层。用200ml水将得到的有机层洗涤后，用硫酸镁进行干燥。使用蒸发器从得到的溶液中馏去溶剂，然后使用柱色谱(填充材料：硅胶，洗脱液：己烷)进行纯化，得到2.96g化合物(1-d)。

将0.28g上述化合物(1-d)和0.25g化合物(1-e)(东京化成工业(株)制)溶解于30ml甲苯中。向其中加入10ml水、1.99g碳酸钾、80mg四(三苯基膦)钯(0)(东京化成工业(株)制)及1滴aliquat(r)336(sigmaaldrich制)，在氮气氛下于100℃搅拌24小时。向得到的溶液加入100ml甲醇，将生成的固体过滤，分别使用甲醇、丙酮及己烷依次洗涤。将得到的固体溶解于200ml氯仿中，从硅胶短柱色谱(silicagelshortcolumn)(洗脱液：氯仿)中通过后进行浓缩干固，然后用甲醇进行洗涤，得到310mg化合物(70)。重均分子量为10395，数均分子量为8682，聚合度n为21.0。

然后，除了代替p3ht而使用化合物(70)以外，与实施例3同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低8.3％。信号/噪声比为33。

实施例14

(1)半导体元件的制作

代替生物素n-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯溶液，将半导体层4浸渍于1mg/ml5’末端氨基化ige适体(fasmac公司制)0.01mpbs1.0ml溶液一整夜，除此以外与实施例3同样地操作，得到半导体层4经ige适体及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加ige时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低7.9％。信号/噪声比为30。

实施例15

(1)半导体元件的制作

代替ige适体溶液，浸渍于100μg/mlanti-psa的0.01mpbs1.0ml中，除此以外与实施例14同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经anti-psa(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/mlpsa-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加psa时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低7.8％。信号/噪声比为30。

实施例16

(1)半导体元件的制作

制作图8所示的半导体元件。使用与实施例3不同的掩模图案，分别形成两组第一电极12及第一电极22以及第二电极13及第二电极23，并使用喷墨装置分别形成两组半导体层14及半导体层24，除此以外与实施例3同样地操作，得到半导体层14及24经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。需要说明的是，半导体元件10与半导体元件20的间隔为1mm。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低9.1％。信号/噪声比为38。

比较例1

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为200μm以外，与实施例1同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低1.5％。信号/噪声比为9。

比较例2

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为100μm以外，与实施例1同样地操作来制作半导体元件，得到半导体层4经生物素(其作为选择性地与感知对象物质相互作用的生物相关物质)及作为保护剂的bsa修饰的半导体元件。

(2)作为传感器的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为传感器进行评价，与实施例1同样地操作来进行测定。向浸渍有半导体层4的0.01mpbs中，从测定开始起于2分钟后添加5μg/mlbsa-0.01mpbs溶液20μl，于7分钟后添加5μg/mlige-0.01mpbs溶液20μl，于12分钟后添加5μg/ml亲和素-0.01mpbs溶液20μl。仅在添加亲和素时观察到了与添加前的电流值相比电流值降低1.1％。信号/噪声比为7。

实施例17

(1)半导体元件的制作

制作图3所示的半导体元件。在玻璃基板(膜厚为0.7mm)上，以使膜厚为50nm隔着金属掩模对铝进行真空蒸镀，由此形成栅电极5。接着，将利用上述实施例1的(2)中记载的方法制作的聚合物溶液b旋涂(800rpm×20秒)于玻璃基板(膜厚为0.7mm)上，于120℃进行5分钟热处理，然后再次旋涂(800rpm×20秒)聚合物溶液b，在氮气流下于200℃进行30分钟热处理，由此形成膜厚为400nm的由聚硅氧烷形成的绝缘层6。在上述绝缘层上以使膜厚为50nm的方式对金进行真空蒸镀，在其上旋涂(1000rpm×20秒)光致抗蚀剂，于100℃进行加热干燥10。

针对制作的光致抗蚀剂膜，使用平行光掩模对准器，隔着掩模进行图案曝光，然后使用自动显影装置，用2.38重量％四甲基氢氧化铵水溶液即elm-d进行70秒喷淋显影，接着，用水洗涤30秒。然后，使用aurum-302进行5分钟蚀刻处理，然后用水洗涤30秒。在azremover100中浸渍5分钟，剥离抗蚀剂，用水洗涤30秒后，于120℃进行20分钟加热干燥，由此形成第一电极2及第二电极3。

第一电极2及第二电极3的宽度(沟道宽度)为20μm，第一电极2与第2电极3的间隔(沟道长度)为25μm。使用喷墨装置(clustertechnologyco.，ltd.制)，在形成有电极的基板上，滴加400pl利用上述实施例1的(1)中记载的方法制作的半导体溶液a，形成半导体层4，在加热板上，在氮气流下、于150℃进行30分钟热处理，得到半导体元件。

(2)作为fet的评价

对改变上述半导体元件的栅电极5的电压(vg)时的第一电极2与第二电极3间的电流(id)-第一电极2与第二电极3间的电压(vsd)特性进行测定。测定中使用了半导体特性评价系统4200-scs型，于气温20℃、湿度35％下进行测定。固定为vsd＝-5v、且vg在+20v～20v的范围内变化时，导通电流为33μa，截止电流为13pa。

实施例18

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为30μm以外，与实施例17同样地操作，制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为34μa，截止电流为12pa。

实施例19

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为40μm以外，与实施例17同样地操作，制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为32μa，截止电流为8pa。

实施例20

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为50μm、使沟道宽度为10μm以外，与实施例17同样地操作，制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为35μa，截止电流为9pa。

实施例21

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为100μm以外，与实施例20同样地操作，制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为30μa，截止电流为8pa。

实施例22

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为200μm以外，与实施例20同样地操作，制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为12μa，截止电流为6pa。

实施例23

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为1000μm、滴加1200pl半导体溶液a以外，与实施例20同样地操作，制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为10μa，截止电流为5pa。

实施例24

(1)半导体元件的制作

除了未进行基于膜滤器(孔径10μm)的过滤、使沟道长度为20μm、使沟道宽度为15μm以外，与实施例17同样地操作，制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为32μa，截止电流为14pa。

实施例25

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为10μm、使沟道宽度为7μm以外，与实施例24同样地操作来制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为36μa，截止电流为19pa。

实施例26

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为6μm、使沟道宽度为4μm以外，与实施例24同样地操作来制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为35μa，截止电流为25pa。

实施例27

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为20μm、使沟道宽度为10μm以外，与实施例17同样地操作，制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为35μa，截止电流为9pa。

实施例28

(1)半导体元件的制作

除了代替p3ht而使用化合物(70)以外，与实施例27同样地操作来制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为46μa，截止电流为10pa。

实施例29

(1)半导体元件的制作

制作图7所示的半导体元件。使用与实施例27不同的掩模图案，分别形成两组第一电极12及第一电极22以及第二电极13及第二电极23，使用喷墨装置分别形成两组半导体层14及半导体层24，除此以外与实施例27同样地操作来制作半导体元件。需要说明的是，半导体元件10与半导体元件20的间隔为20μm。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为82μa，截止电流为12pa。

比较例3

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为50μm、使沟道宽度为50μm以外，与实施例17同样地操作，制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为31μa，截止电流为49pa。

比较例4

(1)半导体元件的制作

除了使沟道长度为25μm、沟道宽度为50μm以外，与实施例17同样地操作，制作半导体元件。

(2)作为fet的评价

为了将通过上述方式制作的半导体元件作为fet进行评价，与实施例17同样地操作来进行测定。导通电流为32μa，截止电流为75pa。

将各实施例及比较例的结果归纳于表1及表2。

附图标记说明

1基板

2第一电极

3第二电极

4半导体层

5栅电极

6绝缘层

10半导体元件

12半导体元件10的第一电极

13半导体元件10的第二电极

14半导体元件10的半导体层

20半导体元件

22半导体元件20的第一电极

23半导体元件20的第二电极

24半导体元件20的半导体层

30半导体元件

32将第一电极12及第一电极22电连接的电极

33将第二电极13及第二电极23电连接的电极

50天线

51电源生成部

52解调电路

53控制电路

54调制电路

55存储电路