专利名称：肖特基二极管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种肖特基二极管及其制备方法，尤其涉及一种基于碳纳米管复合材料的肖特基二极管及其制备方法。
背景技术：
肖特基二极管是以贵金属层(金、银、铝、鉑等)为正极，半导体层为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属层-半导体层器件。肖特基二极管具有低功率、大电流及超高速的优点，在电子器件领域备受青睐。现有的肖特基二极管一般用刚性特征的无机半导体层制备而成，制备工艺复杂，而且不能适用于近年来兴起的柔性电子学的发展。因此，由有机半导体层和金属层制备而成的肖特基二极管是未来发展的趋势。近来，有人用有机半导体层copper phthalocyanine (酞花菁铜)制备肖 特基二极管(请参见 Mutabar Shah, M. H. Sayyad, Kh. S. Karimov. Electricalcharacterization of the organic semiconductor Ag/CuPc/Au Schottky diode.Journal of Semiconductors. , 32(4)，044001, 2011)。但是，这种有机半导体层的迁移率较低，仅为1.74X10_9cm2/(VS)(平方厘米每伏特秒)，并且，该有机半导体层的原料仅为copper phthalocyanine (酞花菁铜),来源不广泛。另外，由该有机半导体层制备的肖特基二极管的柔韧性也较差。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种半导体层的迁移率高且柔韧性好的肖特基二极管及其制备方法。一种肖特基二极管，其包括一第一金属层，一半导体层及一第二金属层，所述第一金属层与所述第二金属层间隔设置并分别与所述半导体层电连接，所述第一金属层与所述半导体层的电连接为肖特基接触，所述第二金属层与所述半导体层的电连接为欧姆接触，所述半导体层包括一绝缘高分子材料及分散于该绝缘高分子材料中的多个碳纳米管。一种肖特基二极管的制备方法，其包括以下步骤提供一单体，并将该单体溶于有机溶剂中形成一高分子溶液；提供一碳纳米管，并将该碳纳米管均匀分散于所述高分子溶液中；提供一交联剂，先蒸发所述有机溶剂，再加入该交联剂，形成一碳纳米管复合材料；提供一第一金属层，在该第一金属层上利用所述碳纳米管复合材料形成一半导体层；以及提供一第二金属层，将该第二金属层置于所述半导体层上，形成一肖特基二极管。—种肖特基二极管的制备方法，其包括以下步骤提供一单体，并将该单体溶于有机溶剂中形成一高分子溶液；提供一碳纳米管，并将该碳纳米管均匀分散于所述高分子溶液中；提供一交联剂，先蒸发所述有机溶剂，再加入该交联剂，形成一碳纳米管复合材料；提供一第一金属层、一第二金属层及一绝缘基底，并将该第一金属层、第二金属层间隔设置于所述绝缘基底上；利用所述碳纳米管复合材料，在所述第一金属层与第二金属层之间的绝缘基底上形成一半导体层；固化，形成一肖特基二极管。
与现有技术相比较，本发明提供的肖特基二极管中半导体层由于采用高分子材料及分散于该高分子材料中的碳纳米管组成，因而具有较高的迁移率，高达I. 98cm2/(Vs)(平方厘米每伏特秒)。而且，由于半导体层采用由高分子材料及碳纳米管组成的碳纳米管复合材料，本发明提供的肖特基二极管具有良好的柔韧性，可广泛应用于柔性的电子器件中。另夕卜，本发明中半导体层的原料为高分子材料及碳纳米管，原料来源广泛。
图I为本发明第一具体实施例提供的肖特基二极管的剖视结构示意图。图2为本发明第一具体实施例提供的肖特基二极管的电流-电压曲线图。图3为本发明第一具体实施例提供的肖特基二极管中半导体层的源极与漏极之间电流-栅极电压曲线图。
图4为本发明第一具体实施例提供的肖特基二极管的制备方法流程图。图5为本发明第二具体实施例提供的肖特基二极管的剖视结构示意图。图6为本发明第二具体实施例提供的肖特基二极管的制备方法流程图。主要元件符号说明
权利要求
1.一种肖特基二极管，其包括一第一金属层，一半导体层及一第二金属层，所述第一金属层与所述第二金属层间隔设置并分别与所述半导体层电连接，所述第一金属层与所述半导体层的电连接为肖特基接触，所述第二金属层与所述半导体层的电连接为欧姆接触，其特征在于，所述半导体层包括一绝缘高分子材料及分散于该绝缘高分子材料中的多个碳纳米管。
2.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述半导体层为P型半导体时，第一金属层的功函数小于半导体层的功函数，第二金属层的功函数等于或大于半导体层的功函数；所述半导体层为N型半导体时，第一金属层的功函数大于半导体层的功函数，第二金属层的功函数等于或小于半导体层的功函数。
3.如权利要求2所述的肖特基二极管，其特征在于，所述半导体层的功函数为4.6电子伏特至4. 9电子伏特。
4.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述半导体层的迁移率为O.I平方厘米每伏特秒至10平方厘米每伏特秒。
5.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述半导体层的迁移率为I.98平方厘米每伏特秒。
6.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述碳纳米管为半导体性碳纳米管。
7.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述绝缘高分子材料为聚二甲基硅氧烷。
8.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。
9.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述碳纳米管占所述半导体层的质量百分含量为O. 1%至1%。
10.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述碳纳米管占所述半导体层的质量百分含量为O. 35%。
11.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第二金属层、半导体层和第一金属层依次层叠设置。
12.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第一金属层、第二金属层设置于一绝缘基底的表面，所述半导体层设置于所述第一金属层与第二金属层之间的绝缘基底的表面。
13.如权利要求12所述的肖特基二极管，其特征在于，所述半导体层至少部分覆盖所述第一金属层以及第二金属层。
14.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第一金属层的材料为铜、铝、银；所述第二金属层的材料为金、钯、钼。
15.如权利要求I所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第一金属层的材料为铜，所述第二金属层的材料为金。
16.一种肖特基二极管的制备方法，其包括以下步骤 提供一单体，并将该单体溶于有机溶剂中形成一高分子溶液； 提供一碳纳米管，并将该碳纳米管均匀分散于所述高分子溶液中；提供一交联剂，先蒸发所述有机溶剂，再加入该交联剂，形成一碳纳米管复合材料； 提供一第一金属层，在该第一金属层上利用所述碳纳米管复合材料形成一半导体层；以及 提供一第二金属层，将该第二金属层置于所述半导体层上，形成一肖特基二极管。
17.如权利要求16所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述单体为二甲基硅氧烷，所述有机溶剂为乙酸乙酯。
18.如权利要求16所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，采用超声分散或机械搅拌的方式，将所述碳纳米管均匀分散于所述高分子溶液中，所述超声分散的时间为20分钟。
19.如权利要求16所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述交联剂为原硅酸四乙酯。
20.如权利要求19所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述二甲基硅氧烷与原硅酸四乙酯的质量比为6 :100。
21.如权利要求16所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，在所述第一金属层上利用所述碳纳米管复合材料形成一半导体层后，进一步包括一将其放入真空环境中进行脱泡处理直至所述碳纳米管复合材料中的气泡被全部排除的步骤。
22.如权利要求21所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，25摄氏度下，所述真空脱泡处理的时间为I分钟至20分钟。
23.如权利要求22所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，25摄氏度下，所述真空脱泡处理的时间为5分钟。
24.如权利要求16所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，在所述第一金属层上利用所述碳纳米管复合材料形成一半导体层之后，进一步包括一固化的步骤，该固化的步骤是在25摄氏度下进行，所述固化的时间为48小时。
25.如权利要求16所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述第一金属层、第二金属层及半导体层进一步设置于一绝缘基底上，并且，所述第一金属层与第二金属层间隔设置。
26.如权利要求25所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述绝缘基底为柔性材料。
27.如权利要求26所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述柔性材料为硅橡 胶。
28.如权利要求25所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，将第一金属层、第二金属层间隔设置于所述绝缘基底上的方法为以下两种方法之一一、采用胶粘剂将第一金属层及第二金属层固定于绝缘基底上；二、在所述绝缘基底上沉积第一金属层及第二金属层。
29.如权利要求28所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述胶粘剂为酚醛树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、环氧树脂胶粘剂。
30.如权利要求28所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述沉积方法为磁控溅射沉积法、脉冲激光沉积法、喷雾法、真空蒸镀法、电镀法。
31.如权利要求25所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，将所述半导体层设置于绝缘基底上的方法为以下两种方法之一一、用吸管将所述碳纳米管复合材料滴于第一金属层和第二金属层之间的绝缘基底上；或者用吸管将所述碳纳米管复合材料滴于第一金属层、第二金属层、第一金属层和第二金属层之间的绝缘基底上，并且，所述碳纳米管复合材料在第一金属层、第二金属层、第一金属层和第二金属层之间的绝缘基底上呈连续状态；二、用一掩膜将不需要沉积半导体层的部分遮盖，然后将所述碳纳米管复合材料沉积至没有掩膜遮盖的部位形成半导体层，最后将所述掩膜剥离或刻蚀。
32.如权利要求31所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述沉积方法为磁控溅射沉积法、脉冲激光沉积法、喷雾法、真空蒸镀法、电镀法。
全文摘要
一种肖特基二极管，其包括一第一金属层，一半导体层及一第二金属层，所述第一金属层与所述第二金属层间隔设置并分别与所述半导体层电连接，所述第一金属层与所述半导体层的电连接为肖特基接触，所述第二金属层与所述半导体层的电连接为欧姆接触，其特征在于，所述半导体层包括一绝缘高分子材料及分散于该绝缘高分子材料中的多个碳纳米管。本发明还涉及所述肖特基二极管的制备方法。
文档编号H01L51/40GK102903849SQ20111021576
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者胡春华, 刘长洪, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司