专利名称：通过多级异质结构纳米材料构筑微电子器件的方法
技术领域：
本发明属于纳米半导体微电子器件技术领域，具体涉及一种利用电纺丝技术并结合水热合成技术制备具有多级异质结构的纳米半导体材料，并用于构筑高性能稳定微电子器件的方法。
背景技术：
微电子器件由于具有体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快、读写密度高等优点， 对信息时代的发展具有巨大的影响。场效应晶体管是当前半导体电子器件中最简单也是最重要的结构单元，是目前被研究最为深入的一种器件。根据材料种类可以分为无机场效应晶体管和有机场效应晶体管，虽然有机场效应晶体管在价格、柔性及器件制作和操作上相比无机场效应晶体管有很大的优势，但是更低的电子迁移率(一般在O.Olcni/Vs以下)成为限制其真正应用与发展的瓶颈。此外，现有的有机和无机场效应晶体管在寿命和稳定性上也是无法满足当前的电子工业需求的，尚需要进一步提高。并且以往的方法有时需要复杂的处理过程，这会增加工艺程度，价格也会升高不利于推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用电纺丝技术并结合水热合成技术制备具有多级异质结构的纳米半导体材料，并用于构筑高性能稳定微电子器件的方法。准一维微纳米结构由于具有大的比表面积与长径比，因而具备了优异的电子特性，近年来备受关注。而静电纺丝技术是一种能够生产超长连续的一维微纳米材料的方法， 且该技术具有设备简单，生产成本低，使用材料广泛以及产出纤维尺寸均勻，比表面积大等优点，已经被证明是一种有效的、方便的组装电子器件的新方法。因此在本发明中，我们提供了一种利用静电纺丝技术并结合水热合成技术制备具有多级异质结构的纳米半导体材料，并用于构筑高性能稳定微电子器件的方法。该多级异质结构的纳米材料是以电纺烧结得到的无机氧化物纳米纤维为主干，通过水热反应后续在纤维表面沉积生长无机氧化物纳米棒，获得准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。之后组装成场效应晶体管，场效应晶体管具有超高的电子迁移率，并且长寿命及高稳定性远远超过了其它大多数场效应晶体管。如锐钛矿二氧化钛纳米纤维/金红石二氧化钛纳米棒多级结构的场效应晶体管最大电子迁移率可以达到10cm7Vs以上，随着时间延长和湿度的增大，性能几乎没有出现衰减。本发明所述方法工艺简单，成本低廉，重复性好，能够制备出长效、稳定且高性能的无机场效应晶体管，可以为电子领域高性能场效应晶体管的发展与应用开拓思路。本发明所述的通过多级异质结构构筑高性能稳定微电子器件，其包括如下步骤一 准一维树枝状多级异质结构纳米材料的制备A.将0. 3 Ig可溶性高分子化合物加入到5 IOml溶剂1 (N，N-二甲基甲酰胺、 乙醇和水中的一种或几种)中，在室温 100°c条件下搅拌至溶液完全澄清，然后冷却至室
B.将0. 2 2. Og可溶性无机盐或可溶性无机氧化物前驱体加入到3 6ml溶剂 2(N，N-二甲基甲酰胺、乙醇、乙酸和水中的一种或几种)中，干燥条件下剧烈搅拌使其混合均勻；然后将获得的溶液快速加入到步骤A的溶液中，搅拌使两种溶液混合均勻；C.将步骤B获得的混合溶液放入静电纺丝设备的玻璃喷丝管中，玻璃喷丝管的管头内径为0. 5 3mm，以铝套为阳极，用间距为2 3cm的两条平行铝条或不锈钢条作为阴极板接受产物，两极间的距离为10 30cm，在两极间施加6 30KV的电压进行电纺丝，从而在阴极上获得平行排列的含有高分子化合物的纳米纤维；D.用清洗干净的石英片把阴极板间的含有高分子化合物的纳米纤维收集起来，在空气中放置10 20小时，然后在400 700°C温度下烧结3 5小时以除去高分子化合物；或直接将阴极板与含有高分子化合物的纳米纤维在400 700°C温度下烧结3 5小时后，再用清洗干净的石英片或聚四氟乙烯衬底收集氧化物纤维；从而在石英片或聚四氟乙烯衬底上得到直径50 300nm的平行排列的无机氧化物纳米纤维；E.另取0. 1 2. Og可溶性无机盐或可溶性无机氧化物前驱体与10 40ml的溶剂3(乙醇、盐酸和水中的一种或几种)混合均勻，将该溶液与步骤D中获得的石英片或聚四氟乙烯衬底转移到水热反应釜的体系中，进行水热反应，从而在步骤D的无机氧化物纳米纤维表面水热生长大量的无机氧化物纳米棒，然后取出衬底洗涤干燥，即在石英片或聚四氟乙烯衬底表面得到具有准一维树枝状多级异质结构的无机氧化物纳米材料；进一步地，在步骤D的无机氧化物纳米纤维表面水热生长的无机氧化物纳米棒为氧化锌时，衬底用石英片，水热体系为可溶性锌盐、六次甲基四胺和水的混合溶液，其中锌盐浓度为0. 01 0. 04mol/L,六次甲基四胺浓度约为0. 005 0. 01mol/L,水热条件为80 100°C反应1 8小时；在步骤D的无机氧化物纳米纤维表面水热生长的无机氧化物纳米棒为二氧化锡时，衬底用聚四氟乙烯，水热体系为可溶性锡盐、氢氧化钠、水、乙醇(或乙二胺)的混合溶液，其中水与乙醇(或乙二胺)等体积混合，锡盐浓度为0. 04 0. 07mol/L, 氢氧化钠浓度为0. 31 0. 44mol/L，水热条件为180 250°C反应1 48小时；在步骤D 的无机氧化物纳米纤维表面水热生长的无机氧化物纳米棒为二氧化钛时，衬底用石英片， 水热体系为可溶性二氧化钛前驱体、水和盐酸(浓度约为12mol/L)，其中水与盐酸等体积混合，二氧化钛前驱体浓度为0. 01 0. 05mol/L水热条件为100 200°C反应1 5小时。本发明方法中所述的可溶性高分子化合物是聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯腈；所述的可溶性无机盐是可溶性锌盐，如醋酸锌、硝酸锌或氯化锌；可溶性锡盐，如四氯化锡或二氯化锡；可溶性无机氧化物前驱体为可溶性二氧化钛前驱体，如钛酸丁酯、钛酸异丙酯或四氯化钛。二 场效应晶体管的组装，场效应晶体管采用顶栅顶接触结构。F.源、漏电极的制作将步骤E获得的石英片或聚四氟乙烯衬底送进真空镀膜机， 通过与源、漏电极结构互补的掩膜版在衬底表面的准一维树枝状多级异质结构的无机氧化物纳米材料上蒸镀50 IOOnm厚的铝电极，从而形成源、漏电极结构，源、漏电极间的距离即沟道宽度为60 ΙΟΟμπι，源、漏电极的连线与无机氧化物纳米纤维的方向相一致；G.栅电极与栅绝缘层的制备选用η型<100>硅片，厚度为1 2mm，电阻率为 3 5ΜΩ ^m,采用干氧氧化法在该硅片上生长SiO2栅绝缘层，生长温度为900 1200°C，SiO2栅绝缘层的厚度为1500 2000nm，然后将表面具有SiO2栅绝缘层的硅片划片为宽1 2mm、长1 3cm的条形结构，清洗并烘干；H.将聚乙烯吡咯烷酮与去离子水混合制备成粘稠液，用清洁的针尖取两小滴粘稠液置于蒸镀有铝电极一侧的石英片或聚四氟乙烯衬底的两端，两粘稠液滴间的连线与无机氧化物纳米纤维的方向相垂直，将步骤G中制备的条形结构的硅片置于粘稠液滴上方，并用力将其压紧至SiO2或氮化硅栅绝缘层与铝电极贴紧，待粘稠液干燥凝固后，制备得到长效、稳定且高性能的无机半导体场效应晶体管；在这一器件结构中，空气会填充于源、漏电极之间的沟道内，因此它与SiO2层同时作为该器件的绝缘层。测试系统采用Keithley 4200 Sourcemeter及与其配套的屏蔽系统，测试在室温、 相对湿度为5% RH 20% RH的条件下进行，稳定性测试在室温、相对湿度为11% RH 85% RH的条件下进行，本发明中栅绝缘层也可用氮化硅层代替SiO2层。三本发明中晶体管迁移率的计算有饱和区的场效应晶体管迁移率的计算采用公式Ids = (Ci μ W/2L) (Ves_VT)2，其中 Ids为漏电流，Vgs栅压，Vt为开启电压，W为准一维纳米材料的直径与材料数量的乘积(单根器件W就是材料的直径)，L为沟道宽，Ci是绝缘层单位面积电容(ieOOnm 二氧化硅和干燥空气一起作为绝缘层时Ci = 2. 16 * 10_5F/m2 ；200nm氮化硅和干燥空气一起作为绝缘层的时候 Ci = 3. 45 * l(T4F/m2，计算方法可参考 small 2011，7，No. 5，597 600)。线性区的晶体管迁移率的计算公式采用Ids= μ (VL[ (Vk-Vt) VDS_1/2Vds2]，各项的代表意义同上，Vds为源漏电压。本发明的机制可做如下理解可溶性无机盐或无机氧化物前驱体与高分子混合溶解后进行高压混纺，得到以高分子为模板的复合纤维。根据所选的金属前驱体和高分子，选择适合的烧结温度和升温程序，在高温下将复合纤维中的高分子模板烧除，同时使金属盐在高温下氧化并结晶，形成陶瓷半导体金属氧化物基纳米纤维。然后置于高温高压的水热反应釜中，经过一段时间新生成的无机氧化物纳米棒均勻的沉积在主干纤维表面，并不断变长变粗。在树枝状多级异质结构的材料中，这些外围的单晶氧化物纳米棒具有更高的结晶性，另外它们与主干氧化物纤维之间的形成了无数的界面，所有这些都极大的提高了器件的特性，比如饱和区的出现、开关比的增大及电子迁移率的提高等。当无数的纳米棒暴露在不同湿度的空气中时纳米棒表面载流子浓度发生变化，但是由于介面的存在，这种变化无法传递到主干纤维中，从而对器件有一定的保护作用，使器件的寿命和稳定性明显改善。本发明首次通过水热反应在氧化物表面沉积纳米棒做成准一维树枝状多级异质结构纳米材料来提高无机金属氧化物场效应晶体管的特性，并且获得了令人惊讶的结果， 除了开关比和电子迁移率的提高外，器件的寿命和稳定性也得到了极大的改善。该方法具有制备工艺简单，便于操作和重复等优点，且生产设备简单方便，对生产条件要求较低，生产成本低廉，具有广阔的市场应用前景，易于推广和应用。
图1 为本发明实施例1、2和3为例的锐钛矿纳米纤维在水热环境中表面生长金红石纳米棒的过程示意图及断面结构示意图；图2 本发明各实施例中所制得准一维树枝状多级异质结构纳米材料装配成器件
6的结构示意图；图3 实施例1所制得的锐钛矿晶型二氧化钛纳米纤维透射电镜照片；插图是其电子衍射图案，图片标尺100nm ；图4 实施例1所制得的以锐钛矿晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石晶型二氧化钛纳米纤维为枝的准一维树枝状多级结构纳米材料的扫描电镜片，图片标尺5 μ m ；图5 实施例1所制得的以锐钛矿晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石晶型二氧化钛纳米纤维为枝的准一维树枝状多级结构纳米材料的扫描电镜片，图片标尺500nm ；图6 实施例1所制得的以锐钛矿晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石晶型二氧化钛纳米纤维为枝的准一维树枝状多级结构纳米材料晶体管的输出特性曲线，插图为晶体管扫描电镜的照片；图7 实施例1所制得的以锐钛矿晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石晶型二氧化钛纳米纤维为枝的准一维树枝状多级结构纳米材料晶体管的转移特性曲线；图8 实施例1所制得的以锐钛矿晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石晶型二氧化钛纳米纤维为枝的准一维树枝状多级结构纳米材料晶体管的时间稳定性测试结果；图9 实施例1所制得的以锐钛矿晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石晶型二氧化钛纳米纤维为枝的准一维树枝状多级结构纳米材料晶体管的湿度稳定性测试结果；图10 实施例2所制得的以锐钛矿晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石晶型二氧化钛纳米纤维为枝的准一维树枝状多级结构纳米材料透射电镜照片，图片标尺 200nm ；图11 实施例2所制得的以锐钛矿晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石晶型二氧化钛纳米纤维为枝的准一维树枝状多级结构纳米材料晶体管的输出特性曲线，插图为晶体管扫描电镜的照片；图12:实施例3所制得的以锐钛矿晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石晶型二氧化钛纳米纤维为枝的准一维树枝状多级结构纳米材料透射电镜照片，图片标尺 IOOnm ；图13 实施例3所制得的以锐钛矿晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石晶型二氧化钛纳米纤维为枝的准一维树枝状多级结构纳米材料晶体管的输出特性曲线，插图为晶体管扫描电镜的照片；如图1所示，将烧结得到的无机氧化物纳米纤维置于水热反应环境中，开始反应很短的时间后，一些稀疏的氧化物纳米粒子开始在纤维表面沉积，延长反应时间纳米粒子不断生长变成稀疏的纳米棒，继续延长水热反应时间，纳米棒逐渐变长变粗，直到反应结束，纤维表面沉积无数紧密的纳米棒，纳米棒排列方向垂直于纤维的外表面。如图2所示，1为栅极η型Si、2为SiO2栅绝缘层、3为石英片或聚四氟乙烯片衬底、4为作为源漏电极的铝层、5为烧结之后的氧化物纳米纤维、6为水热反应后在纤维表面沉积生长的氧化物纳米棒。如图3所示，实施例1所制得的二氧化钛纳米纤维透射电镜照片及电子衍射结果， 可以看出本发明制得的二氧化钛的纳米纤维表面是粗糙的，直径均一，纤维直径大体分布在80 200纳米之间。从电子衍射环可以看出，二氧化钛为多晶的锐钛矿结构。如图4所示，实施例1所制得的以锐钛矿二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石二氧化钛纳米棒为枝的准一维树枝状多级结构的纳米材料扫描电镜照片，可以看出本发明制得的材料形貌良好，直径均一，金红石纳米棒紧密且均勻的排列在锐钛矿纳米纤维的表面。如图5所示，实施例1所制得的以锐钛矿二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石二氧化钛纳米棒为枝的准一维树枝状多级结构的纳米材料透射电镜照片，插图给出的是表面二氧化钛纳米棒的电子衍射图。可以看出水热反应沉积的二氧化钛为单晶的金红石结构。如图6所示，实施例1所制得的准一维锐钛矿/金红石树枝状多级结构纳米材料晶体管的输出特性曲线，该晶体管表现了标准的η型特性。在小电压下漏电流线性增加，而在大电压下漏电流达到饱和。插图给出的是晶体管沟道的扫描电镜图片，该晶体管是五根纳米材料晶体管。如图7所示，实施例1所制得的准一维锐钛矿/金红石树枝状多级结构纳米材料晶体管的转移特性曲线。该晶体管的开启电压为-55伏，场效应电子迁移率超过10cm2/Vs。如图8所示，实施例1所制得的准一维锐钛矿/金红石树枝状多级结构纳米材料晶体管在室温空气中放置二个月，连续测试发现在源漏电压为40伏，栅极电压为20伏时， 器件的电流几乎没有衰减，表明我们这种结构的晶体管稳定性好寿命较长。如图9所示，实施例1所制得的准一维锐钛矿/金红石树枝状多级结构纳米材料晶体管室温下在不同湿度的环境中测试，在源漏电压为40伏，栅极电压为20伏时，器件的电流随湿度的升高几乎没有变化，表明我们这种结构的晶体管具有很好的湿度稳定性。如图10所示，实施例2所制得的准一维锐钛矿/金红石树枝状多级结构纳米材料的透射照片，与图5比较可以看出，水热反应3个小时纤维表面沉积的纳米棒明显要比水热反应4个小时的短且细，纳米棒排列也较为稀疏。如图11所示，实施例2所制得的准一维锐钛矿/金红石树枝状多级结构纳米材料晶体管的输出特性曲线，该晶体管仍然表现了标准的η型特性。在小电压下漏电流线性增加，而在大电压下漏电流达到饱和。但是与图6比较，漏电流达到饱和时的源漏电压明显增大。插图给出的是晶体管沟道的扫描电镜图片，该晶体管是两根纳米材料晶体管。如图12所示，实施例3所制得的准一维锐钛矿/金红石树枝状多级结构纳米材料的透射照片，与图5和图10比较可以看出，水热反应2个小时，纤维表面沉积的纳米棒要更短更细，排列也更稀疏，这些变化与图1所给的生长过程示意图也是相吻合的。如图13所示，实施例3所制得的准一维锐钛矿/金红石树枝状多级结构纳米材料晶体管的输出特性曲线，该晶体管依然表现了标准的η型特性。但是与图6和图11比较， 在源漏电压增加到70伏时漏电流仍没出达到饱和。插图给出的是晶体管沟道的扫描电镜图片，该晶体管是四根纳米材料晶体管。
具体实施例方式1、利用电纺丝法与水热合成制备以二氧化钛纳米纤维为主干的树枝状多级异质结构材料的场效应晶体管实施例1 在50ml锥形瓶中，将0.45g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入7. 5ml乙醇中，室温搅拌
8h至溶液完全澄清。另取一 IOml锥形瓶，依次加入1. 5g钛酸丁酯，3ml乙醇和3ml乙酸，室温剧烈搅拌IOmin至完全溶解。将高分子溶液与金属盐溶液混合，继续在室温下搅拌1小时。将混合好的溶液放入电纺丝设备的喷丝管中，喷丝管头的内径为1mm，以铝套作为阳极，用平行铝条(间距2. 2cm)作为阴极接受产物，两极间距离为20cm，施加电压为IOkV 进行电纺丝。这样就会在阴极的两条平行铝条之间获得平行排列的含聚乙烯吡咯烷酮的纳米纤维(该方法可以参考文献Appl. Phys. Lett. 2006，89，133125)。将石英片衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两铝条之间的排列纤维，空气中放置12小时让钛酸丁酯缓慢水解，然后放入马弗炉，缓慢升温至 450°C恒温烧结5小时将高分子PVP全部除去，从而得到了二氧化钛纳米纤维。控制电纺丝喷丝时间就可以控制排列纤维的数量。所得二氧化钛纳米纤维直径在80 200nm左右，纤维呈锐钛矿晶型。取50ml烧杯，依次加入15ml水、15ml浓盐酸(浓度约为12mol/L)和0. 5g钛酸丁酯，搅拌均勻到溶液澄清，连同附着有平行锐钛矿二氧化钛纳米纤维的石英片转移到40ml 的水热反应釜中，在150°C恒温烘箱中放置4个小时，取出石英片洗涤干燥，期间无数二氧化钛纳米棒沉积在纤维表面并不断变长变粗，纳米棒垂直于纤维表面紧密排列，这些纳米棒呈现金红石晶型。从而在石英片衬底上得到以锐钛矿二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石二氧化钛纳米棒为枝的准一维树枝状多级结构的纳米材料；源、漏电极的制作将载有树枝状多级结构纳米材料的石英片衬底置于真空镀膜机中，将与需要形成的源、漏电极结构互补的掩膜版置于蒸镀源与纳米材料之间，在纳米材料上蒸镀铝电极的厚度为lOOnm，从而形成源、漏电极间具有沟道的源、漏电极结构，调整掩膜版的位置，使源、漏电极间的连线即沟道的方向与纳米纤维的方向相一致；栅电极与栅绝缘层的准备将表面具有SiO2栅绝缘层的Si片划成2mm宽、2cm长的长条形，然后依次用乙醇、丙酮、去离子水中各超声清洗15分钟，并烘干备用；场效应晶体管(FET)器件的制作将PVP与去离子水混合调制粘稠液(PVP质量分数3 5wt% )，用清洁针尖取两小滴粘稠注液置于石英片衬底的两端(两PVP液滴间的连线与纳米纤维的方向相垂直)，将上述长条形Si片立刻置于粘稠液上方，并用力将其压紧至SiO2与Al电极贴紧，待PVP粘稠液凝固，便获得了金红石/锐钛矿树枝状多级结构纳米材料场效应晶体管。该晶体管场效应迁移率最大值超过10cm2/Vs，而且在不同湿度环境中测试器件，电流基本没有变化，经过两个月的连续测试，器件依然完好且电流几乎没有衰减，这些优异的性能在其它已报道的晶体管中是少有的。实施例2 溶液配备与纺丝过程与实施例1 一致。将石英片衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两铝条之间的排列纤维，空气中放置12小时后放入马弗炉，缓慢升温至450°C恒温烧结5小时将高分子PVP全部除去，就得到了二氧化钛纳米纤维。取50ml烧杯，依次加入15ml水、15ml浓盐酸和0. 5g钛酸丁酯，搅拌均勻到溶液澄清，连同附着有平行锐钛矿二氧化钛纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在150°C恒温烘箱中放置3个小时，取出石英片洗涤干燥。纤维表面的金红石纳米棒明显比实施例1中的短且细。器件装配过程与实施例1 一致。场效应迁移率最大值大于3cm2/Vs，稳定性随湿度有所下降。
实施例3 溶液配备与纺丝过程与实施例1 一致。将石英片衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两铝条之间的排列纤维，空气中放置12小时后放入马弗炉，缓慢升温至450°C恒温烧结5小时将高分子PVP全部除去，就得到了二氧化钛纳米纤维。取50ml烧杯，依次加入15ml水、15ml浓盐酸和0. 5g钛酸丁酯，搅拌均勻到溶液澄清，连同附着有平行锐钛矿二氧化钛纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在150°C恒温烘箱中放置2个小时，取出石英片洗涤干燥。纤维表面的金红石纳米棒排列更为稀疏，明显比实施例2中的还要短且细。器件装配过程与实施例1 一致。场效应迁移率最大约为0. 2cm2/Vs,电流随湿度的变化稳定性变差。实施例4 溶液配备与纺丝过程与实施例1 一致。将石英片衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两铝条之间的排列纤维，空气中放置12小时后放入马弗炉，缓慢升温至450°C恒温烧结5小时将高分子PVP全部除去，就得到了二氧化钛纳米纤维。取50ml烧杯，依次加入35ml去离子水、 0. 104g硝酸锌和0. 0522g六次甲基四胺，搅拌到溶液澄清，连同附着有平行二氧化钛纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在95°C恒温烘箱中放置8个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以锐钛矿二氧化钛纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于8. 7cm2/Vs，稳定性与实施例1略有下降。实施例5 溶液配备与纺丝过程与实施例1 一致。将石英片衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两铝条之间的排列纤维，空气中放置12小时后放入马弗炉，缓慢升温至450°C恒温烧结5小时将高分子PVP全部除去，就得到了二氧化钛纳米纤维。取50ml烧杯，依次加入35ml去离子水、 0.2195g醋酸锌和0. 028g六次甲基四胺，搅拌到溶液澄清，连同附着有平行二氧化钛纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在95°C恒温烘箱中放置8个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以锐钛矿二氧化钛纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于8. 7cm2/Vs，稳定性测试结果如实施例4类似。实施例6 溶液配备与纺丝过程与实施例1 一致。将石英片衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两铝条之间的排列纤维，空气中放置12小时后放入马弗炉，缓慢升温至500°C恒温烧结5小时将高分子PVP全部除去，就得到了二氧化钛纳米纤维。此时纤维呈现锐钛矿与金红石的混合晶型。 取50ml烧杯，依次加入15ml水、15ml浓盐酸和0. 5g钛酸丁酯，搅拌均勻到溶液澄清，连同附着有平行二氧化钛纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在150°C恒温烘箱中放置4个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以锐钛矿/金红石混合晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石二氧化钛纳米棒为枝的准一维树枝状多级结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于10cm7Vs，同样具有很好的稳定性，如实施例1类似。实施例7 溶液配备与纺丝过程与实施例1 一致。将石英片衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两铝条之间的排列纤维，空气中放置12小时后放入马弗炉，缓慢升温至500°C恒温烧结5小时将高分子PVP全部除去，就得到了锐钛矿和金红石混合晶型的二氧化钛纳米纤维。取50ml烧杯， 依次加入35ml去离子水、0. 104g硝酸锌和0. 0522g六次甲基四胺，搅拌到溶液澄清，连同附着有平行二氧化钛纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在95°C恒温烘箱中放置8个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以混合晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率约为8. 92cm7Vs，具有较好的稳定性。实施例8 溶液配备与纺丝过程与实施例1 一致。将石英片衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两铝条之间的排列纤维，空气中放置12小时后放入马弗炉，缓慢升温至500°C恒温烧结5小时将高分子PVP全部除去，就得到了锐钛矿和金红石混合晶型的二氧化钛纳米纤维。取50ml烧杯， 依次加入35ml去离子水、0.2195g醋酸锌和0. 028g六次甲基四胺，搅拌到溶液澄清，连同附着有平行二氧化钛纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在95°C恒温烘箱中放置8个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以混合晶型二氧化钛纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于8cm2/Vs，同样具有较好的稳定性，如实施例7类似。实施例9 溶液配备与纺丝过程与实施例1 一致。将石英片衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两铝条之间的排列纤维，空气中放置12小时后放入马弗炉，缓慢升温至700°C恒温烧结5小时将高分子PVP全部除去，就得到了二氧化钛纳米纤维。此时二氧化钛纤维呈现纯的金红石相。取 50ml烧杯，依次加入15ml水、15ml浓盐酸和0. 5g钛酸丁酯，搅拌均勻到溶液澄清，连同附着有平行金红石二氧化钛纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在150°C恒温烘箱中放置2个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以金红石二氧化钛纳米纤维为主干，以金红石二氧化钛纳米棒为枝的准一维树枝状多级结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于5cm2/Vs，同样具有很好的稳定性。实施例10
溶液配备与纺丝过程与实施例1 一致。将石英片衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两铝条之间的排列纤维，空气中放置12小时后放入马弗炉，缓慢升温至700°C恒温烧结5小时将高分子PVP全部除去，就得到了金红石二氧化钛纳米纤维。取50ml烧杯，依次加入35ml去离子水、0. 104g硝酸锌和0. 0522g六次甲基四胺，搅拌到溶液澄清，连同附着有平行二氧化钛纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在95°C恒温烘箱中放置8个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以金红石二氧化钛纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于8. 33cm2/Vs,同样具有较好的稳定性。实施例11 溶液配备与纺丝过程与实施例1 一致。将石英片衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两铝条之间的排列纤维，空气中放置12小时后放入马弗炉，缓慢升温至700°C恒温烧结5小时将高分子PVP全部除去，就得到了金红石二氧化钛纳米纤维。取50ml烧杯，依次加入35ml去离子水、0.2195g醋酸锌和0. 028g六次甲基四胺，搅拌到溶液澄清，连同附着有平行二氧化钛纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在95°C恒温烘箱中放置8个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以金红石二氧化钛纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于8. 33cm2/vs，稳定性与实施例10类似。2、利用电纺丝法与水热合成制备以二氧化锡纳米纤维为主干的树枝状多级异质结构材料的场效应晶体管实施例12 在50ml锥形瓶中，将0.8g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入2. 2ml乙醇和4. 4mlN，N-二
甲基甲酰胺中，室温搅拌8h至溶液完全澄清。另取一 IOml锥形瓶，将0.4g 二氯化锡加入2.2ml乙醇中，室温剧烈搅拌IOmin至完全溶解。将高分子溶液与无机盐溶液混合，继续在室温下搅拌1小时。将混合好的溶液放入喷丝管中，喷丝头的内径为1mm，用平行不锈钢片(间距 2. 2cm)作为阴极接受产物，两极间距离为20cm，施加电压为12kV进行电纺丝，这样就会在阴极的两条平行不锈钢片之间获得排列纤维。控制电纺丝喷丝时间就可以控制排列纤维的数量。将得到的平行纤维连同不锈钢片放入马弗炉，缓慢升温至600°C恒温烧结5小时。所得二氧化锡纳米纤维直径在130 200nm左右。将聚四氟乙烯衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两条不锈钢片之间排列的二氧化锡纳米纤维。取50ml烧杯，依次加入15ml乙二胺、15ml去离子水、0. 5g四氯化锡和0. 5g氢氧化钠。超声15分钟后，将该混合溶液与附着有平行二氧化锡纳米纤维的聚四氟乙烯片子转移到40ml的反应釜中，在220°C放置24小时，既得到以二氧化锡纳米纤维为主干，以二氧化锡纳米棒为枝的准一维树枝状多级结构的材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率约为9. 5cm2/Vs,具有很好的稳定性，与实施例1类似。实施例13 溶液配备、纺丝过程及烧结过程均与实施例12 —致。将聚四氟乙烯衬底依次在乙醇、丙酮和去离子水中超声清洗干净，用来收集两条不锈钢片之间排列的二氧化锡纳米纤维。取50ml烧杯，依次加入0. 5g四氯化锡、0. 7g氢氧化钠、20ml去离子水和20ml乙醇，并超声15分钟。将该混合溶液与附着有平行二氧化锡纳米纤维的聚四氟乙烯片子转移到40ml的反应釜中，在180°C放置24小时，即得到以二氧化锡纳米纤维为主干，以二氧化锡纳米棒为枝的准一维树枝状多级结构的材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于9cm2/Vs，同样具有很好的稳定性，与实施例1类似。实施例14:溶液配备和纺丝过程与实施例12 —致。用清洗干净的石英片衬底收集两条铝片之间的排列纤维，并转移到马弗炉中，缓慢升温至600°C恒温烧结5小时。取50ml烧杯，依次加入15ml水、15ml浓盐酸和0. 5g钛酸丁酯，搅拌均勻到溶液澄清，连同附着有平行二氧化锡纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在150°C恒温烘箱中放置4个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以二氧化锡纳米纤维为主干，以金红石二氧化钛纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于6. 8cm2/Vs，稳定性测试结果与实施例1类似。实施例15 溶液配备、纺丝过程及烧结过程均与实施例14 一致。取50ml烧杯，依次加入35ml去离子水、0. 104g硝酸锌和0. 0522g六次甲基四胺， 搅拌到溶液澄清，连同附着有平行二氧化锡纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在95°C恒温烘箱中放置8个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以二氧化锡纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于8cm2/Vs，稳定性较好， 与实施例8相似。实施例16 溶液配备、纺丝过程及烧结过程均与实施例14 一致。取50ml烧杯，依次加入35ml去离子水、0. 2195g醋酸锌和0. 028g六次甲基四胺， 搅拌到溶液澄清，连同附着有平行二氧化锡纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在95°C恒温烘箱中放置8个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以二氧化锡纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于8cm2/Vs，器件的稳定性较好。实施例17 在50ml锥形瓶中，将0.8g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入2. 2ml乙醇和4. 4mlN，N-二
甲基甲酰胺中，室温搅拌8h至溶液完全澄清。另取一 50ml锥形瓶，将0.4g四氯化锡加入2.2ml乙醇中，室温剧烈搅拌IOmin至完全溶解。将高分子溶液与无机盐溶液混合，继续在室温下搅拌1小时。纺丝过程、烧结过程及水热反应过程与实施例12 —致。从而在聚四氟乙烯片衬底上得到以二氧化锡纳米纤维为主干，以二氧化锡纳米棒为枝的准一维树枝状多级结构的材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率约为9.5cm2/Vs，具有很好的稳定性。实施例18 在50ml锥形瓶中，将0.8g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入2. 2ml乙醇和4. 4mlN，N-二
甲基甲酰胺中，室温搅拌8h至溶液完全澄清。另取一 50ml锥形瓶，将0.4g四氯化锡加入2.2ml乙醇中，室温剧烈搅拌IOmin至完全溶解。将高分子溶液与无机盐溶液混合，继续在室温下搅拌1小时。纺丝过程、纺丝过程及水热反应过程与实施例13 —致。从而在聚四氟乙烯片衬底上得到以二氧化锡纳米纤维为主干，以二氧化锡纳米棒为枝的准一维树枝状多级结构的材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于9cm2/Vs。实施例19 在50ml锥形瓶中，将0.8g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入2. 2ml乙醇和4. 4mlN，N-二
甲基甲酰胺中，室温搅拌8h至溶液完全澄清。另取一 50ml锥形瓶，将0.4g四氯化锡加入2.2ml乙醇中，室温剧烈搅拌IOmin至完全溶解。将高分子溶液与无机盐溶液混合，继续在室温下搅拌1小时。纺丝过程、纺丝过程及水热反应过程与实施例14 一致。从而在石英片衬底上得到以二氧化锡纳米纤维为主干，以金红石二氧化钛纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于6.8cm2/Vs，同样具有很好的稳定性，如实施例1类似。实施例20:在50ml锥形瓶中，将0.8g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入2. 2ml乙醇和4. 4mlN，N-二
甲基甲酰胺中，室温搅拌8h至溶液完全澄清。另取一 50ml锥形瓶，将0.4g四氯化锡加入2.2ml乙醇中，室温剧烈搅拌IOmin至完全溶解。将高分子溶液与无机盐溶液混合，继续在室温下搅拌1小时。纺丝过程、纺丝过程及水热反应过程与实施例15 —致。从而在石英片衬底上得到以二氧化锡纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于8cm2/Vs，稳定性较好。实施例21:在50ml锥形瓶中，将0.8g聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入2. 2ml乙醇和4. 4mlN，N-二
甲基甲酰胺中，室温搅拌8h至溶液完全澄清。另取一 50ml锥形瓶，将0. 4g四氯化锡加入2. 2ml乙醇中，室温剧烈搅拌IOmin至完全溶解。将高分子溶液与无机盐溶液混合，继续在室温下搅拌1小时。纺丝过程、纺丝过程及水热反应过程与实施例16 —致。从而在石英片衬底上得到以二氧化锡纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级异质结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于8cm2/Vs，同样具有较好的稳定性。
3.利用电纺丝法与水热合成制备以氧化锌纳米纤维为主干的树枝状多级异质结构材料的场效应晶体管实施例22:在50ml锥形瓶中，将1. Og聚乙烯吡咯烷酮加入IOml无水乙醇中，干燥室温下溶解8小时，到溶液完全澄清。另取IOml锥形瓶，将0. 595g硝酸锌溶解在％ilN，N-二甲基甲酰胺中，室温下搅拌10分钟至完全溶解。将高分子溶液与金属盐溶液混合，继续在室温下搅拌1小时至均勻。将混合好的溶液放入喷丝管中，喷丝头的内径为1mm，用平行铝片(间距2. 2cm) 作为阴极接受产物，两极间距离为20cm，施加电压为20kV进行电纺丝，这样就会在阴极的两条平行不锈钢片之间获得排列纤维。控制电纺丝喷丝时间就可以控制排列纤维的数量。 用清洗干净的石英片衬底收集两条铝片之间的排列纤维，并转移到马弗炉中，缓慢升温至 500°C恒温烧结5小时。取50ml烧杯，依次加入35ml去离子水、0. 104g硝酸锌和0. 0522g六次甲基四胺， 搅拌到溶液澄清，连同附着有平行氧化锌纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中， 在95°C恒温烘箱中放置8个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以氧化锌纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率约为10. 45cm2/Vs，稳定性较好。实施例23:溶液配备、纺丝过程及烧结过程均与实施例22 —致。取50ml烧杯，依次加入35ml去离子水、0. 2195g醋酸锌和0. 028g六次甲基四胺， 搅拌到溶液澄清，连同附着有平行二氧化锡纳米纤维的石英片转移到40ml的水热反应釜中，在95°C恒温烘箱中放置8个小时，取出石英片洗涤干燥。从而在石英片衬底上得到以氧化锌纳米纤维为主干，以氧化锌纳米棒为枝的准一维树枝状多级结构的纳米材料。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于10cm7Vs，稳定性较好。实施例在50ml锥形瓶中，将1. Og聚乙烯吡咯烷酮加入IOml无水乙醇中，干燥室温下溶解8小时，到溶液完全澄清。另取IOml锥形瓶，将0. 2726g氯化锌溶解在^ilN, N- 二甲基甲酰胺中，室温下搅拌10分钟至完全溶解。将高分子溶液与金属盐溶液混合，继续在室温下搅拌1小时至均勻。纺丝过程、烧结过程和水热过程与实施例22 —致。器件装配过程与实施例1 一致。 该器件最大电子迁移率大于10cm7Vs，稳定性较好。实施例25:在50ml锥形瓶中，将1. Og聚乙烯吡咯烷酮加入IOml无水乙醇中，干燥室温下溶解8小时，到溶液完全澄清。另取IOml锥形瓶，将0. 2726g氯化锌溶解在^ilN, N- 二甲基甲酰胺中，室温下搅拌10分钟至完全溶解。将高分子溶液与金属盐溶液混合，继续在室温下搅拌1小时至均勻。纺丝过程、烧结过程和水热过程与实施例23 —致。器件装配过程与实施例1 一致。该器件最大电子迁移率大于10cm7Vs，稳定性较好。实施例沈配备质量分数为8%的聚乙烯醇水溶液，95°C回流5小时，溶解完全后冷却至室温。另配备质量分数为16. 7%的醋酸锌水溶液，搅拌至完全溶解。取3g该醋酸锌溶液逐滴加入7. 6g聚乙烯醇水溶液，搅拌至溶液均勻。纺丝过程、烧结过程和水热过程与实施例22 —致。器件装配过程与实施例1 一致。 该器件最大电子迁移率大于10cm7Vs，稳定性较好。实施例27:配备质量分数为8%的聚乙烯醇水溶液，95°C回流5小时，溶解完全后冷却至室温。另配备质量分数为16. 7%的醋酸锌水溶液，搅拌至完全溶解。取3g该醋酸锌溶液逐滴加入7. 6g聚乙烯醇水溶液，搅拌12小时至溶液均勻。纺丝过程、烧结过程和水热过程与实施例23 —致。器件装配过程与实施例1 一致。 该器件最大电子迁移率大于10cm7Vs，稳定性较好。
权利要求
1.一种通过多级异质结构纳米材料构筑微电子器件的方法，其包括如下步骤A.将0.3 Ig可溶性高分子化合物加入到5 IOml溶剂1中，在室温 100°C条件下搅拌至溶液完全澄清，然后冷却至室温，溶剂1为N，N-二甲基甲酰胺、乙醇、水中的一种或几种；B.将0.2 2. Og可溶性无机盐或可溶性无机氧化物前驱体加入到3 6ml溶剂2中， 干燥条件下剧烈搅拌使其混合均勻；然后将获得的溶液快速加入到步骤A的溶液中，搅拌使两种溶液混合均勻，溶剂2为N，N- 二甲基甲酰胺、乙醇、乙酸、水中的一种或几种；C.将步骤B获得的混合溶液放入静电纺丝设备的玻璃喷丝管中，玻璃喷丝管的管头内径为0. 5 3mm，以铝套为阳极，用间距为2 3cm的两条平行铝条或不锈钢条作为阴极板接受产物，两极间的距离为10 30cm，在两极间施加6 30KV的电压进行电纺丝，从而在阴极上获得平行排列的含有高分子化合物的纳米纤维；D.用清洗干净的石英片把阴极板间的含有高分子化合物的纳米纤维收集起来，在空气中放置10 20小时，然后在400 700°C温度下烧结3 5小时以除去高分子化合物；或直接将阴极板与含有高分子化合物的纳米纤维在400 700°C温度下烧结3 5小时后，再用清洗干净的石英片或聚四氟乙烯衬底收集氧化物纤维；从而在石英片或聚四氟乙烯衬底上得到直径50 300nm的平行排列的无机氧化物纳米纤维；E.另取0.1 2. Og可溶性无机盐或可溶性无机氧化物前驱体与10 40ml的溶剂3 混合均勻，将该溶液与步骤D中获得的石英片或聚四氟乙烯衬底转移到水热反应釜的体系中，进行水热反应，从而在步骤D的无机氧化物纳米纤维表面水热生长大量的无机氧化物纳米棒，然后取出衬底洗涤干燥，即在石英片或聚四氟乙烯衬底表面得到具有准一维树枝状多级异质结构的无机氧化物纳米材料；溶剂3为乙醇、盐酸、水中的一种或几种；F.源、漏电极的制作将步骤E获得的石英片或聚四氟乙烯衬底送进真空镀膜机，通过与源、漏电极结构互补的掩膜版在衬底表面的准一维树枝状多级异质结构的无机氧化物纳米材料上蒸镀50 IOOnm厚的铝电极，从而形成源、漏电极结构，源、漏电极间的距离即沟道宽度为60 ΙΟΟμπι，源、漏电极的连线与无机氧化物纳米纤维的方向相一致；G.栅电极与栅绝缘层的制备选用η型<100>硅片，厚度为1 2mm，电阻率为3 5ΜΩ · cm,采用干氧氧化法在该硅片上生长SiO2或氮化硅栅绝缘层，生长温度为900 12000C，SiO2或氮化硅栅绝缘层的厚度为1500 2000nm，然后将表面具有SiO2或氮化硅栅绝缘层的硅片划片为宽1 2mm、长1 3cm的条形结构，清洗并烘干；H.将聚乙烯吡咯烷酮与去离子水混合制备成粘稠液，用清洁的针尖取两小滴粘稠液置于蒸镀有铝电极一侧的石英片或聚四氟乙烯衬底的两端，两粘稠液滴间的连线与无机氧化物纳米纤维的方向相垂直，将步骤G中制备的条形结构的硅片置于粘稠液滴上方，并用力将其压紧至SiO2或氮化硅栅绝缘层与铝电极贴紧，待粘稠液干燥凝固后，制备得到无机半导体场效应晶体管。
2.如权利要求1所述的一种通过多级异质结构纳米材料构筑微电子器件的方法，其特征在于可溶性高分子化合物是聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯腈。
3.如权利要求1所述的一种通过多级异质结构纳米材料构筑微电子器件的方法，其特征在于可溶性无机盐是可溶性锌盐或可溶性锡盐，可溶性无机氧化物前驱体为可溶性二氧化钛前驱体。
4.如权利要求3所述的一种通过多级异质结构纳米材料构筑微电子器件的方法，其特征在于可溶性锌盐是醋酸锌、硝酸锌或氯化锌，可溶性锡盐是四氯化锡或二氯化锡，可溶性二氧化钛前驱体为钛酸丁酯、钛酸异丙酯或四氯化钛。
5.如权利要求1所述的一种通过多级异质结构纳米材料构筑微电子器件的方法，其特征在于在步骤D的无机氧化物纳米纤维表面水热生长的无机氧化物纳米棒为氧化锌时， 衬底用石英片，水热体系为可溶性锌盐、六次甲基四胺和水的混合溶液，其中锌盐浓度为 0. 01 0. 04mol/L，六次甲基四胺浓度约为0. 005 0. 01mol/L，水热条件为80 100°C反应1 8小时。
6.如权利要求1所述的一种通过多级异质结构纳米材料构筑微电子器件的方法，其特征在于在步骤D的无机氧化物纳米纤维表面水热生长的无机氧化物纳米棒为二氧化锡时，衬底用聚四氟乙烯，水热体系为可溶性锡盐、氢氧化钠、水、乙醇或乙二胺的混合溶液，其中水与乙醇或乙二胺等体积混合，锡盐浓度为0. 04 0. 07mol/L，氢氧化钠浓度为 0. 31 0. 44mol/L，水热条件为180 250°C反应1 48小时。
7.如权利要求1所述的一种通过多级异质结构纳米材料构筑微电子器件的方法，其特征在于当在步骤D的无机氧化物纳米纤维表面水热生长的无机氧化物纳米棒为二氧化钛时，衬底用石英片，水热体系为可溶性二氧化钛前驱体、水和盐酸，其中水与盐酸等体积混合，二氧化钛前驱体浓度为0. 01 0. 05mol/L水热条件为100 200°C反应1 5小时。
全文摘要
本发明于纳米半导体微电子器件技术领域，具体涉及一种利用电纺丝技术并结合水热合成技术制备具有多级异质结构的纳米半导体材料，并用于构筑高性能稳定微电子器件的方法。是以电纺烧结得到的无机氧化物纳米纤维为主干，通过水热反应后续在纤维表面沉积生长无机氧化物纳米棒，获得准一维树枝状多级异质结构的纳米材料，之后组装成场效应晶体管。本发明制备得到的场效应晶体管具有超高的电子迁移率，并且长寿命及高稳定性远远超过了其它大多数场效应晶体管。如锐钛矿二氧化钛纳米纤维/金红石二氧化钛纳米棒多级结构的场效应晶体管最大电子迁移率可以达到10cm2/Vs以上，随着时间延长和湿度的增大，性能几乎没有出现衰减。
文档编号H01L21/04GK102299058SQ20111011897
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者姜婷婷, 张弘楠, 徐秀茹, 李振宇, 王兆杰, 王威, 王策 申请人:吉林大学