碳纳米管薄膜晶体管及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及显示技术领域，尤其是涉及一种碳纳米管薄膜晶体管及其制作方法。
【背景技术】
[0002]碳纳米管以其优异的电学性能和稳定性而被认为是后摩尔定律时代最有前途的材料之一。本征的碳纳米管为2/3的半导体性和1/3的金属性，而金属性的碳纳米管限制了其作为晶体管沟道材料的应用范围。近年来，基于溶液分离提纯技术制作而成的网络状碳纳米管薄膜晶体管受到越来越多的重视，这是因为溶液分离提纯技术可以制备出99%乃至99.9%的高半导体性的碳纳米管，而网络状碳纳米管薄膜晶体管由于载流子从源极到漏极需要经过多根碳纳米管的传输，因而有可能克服金属性碳纳米管对晶体管电流开关比的负面影响。然而，一般的网络状碳纳米管的碳管分布是无序的(请参考图1，图1是根据现有技术的薄膜晶体管沟道中碳管排布的电子显微镜图)，源极和漏极之间的通路上节点数量很多，节电阻也很大，导致开态电流和迀移率较小。
[0003]由此可见，网络状的碳纳米管晶体管性能虽然要好于非晶硅和有机薄膜材料，但其距离碳纳米管的本征性能仍有很大的距离。因此，如何提高网络状碳纳米管薄膜晶体管的性能成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种可以使网络状碳纳米管排布更加有序，从而减少源极和漏极之间的节点数量，从而提高网络状碳纳米管薄膜晶体管的性能的技术方案。
[0005]为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种碳纳米管薄膜晶体管，包括:源极和漏极;对应所述源极和所述漏极之间的沟道区域间隔设置的多个带状凸起，所述多个凸起沿所述沟道的宽度方向依次排列，所述凸起沿所述沟道的长度方向延伸；以及设置在所述多个凸起及相邻凸起之间的间隔区域上的碳纳米管层。
[0006]优选地，所述多个凸起为相互平行的长方体。
[0007]优选地，每个所述凸起的高度相同。
[0008]优选地，每个所述凸起的高度范围为1nm?lOOOnm。
[0009]优选地，每相邻两个所述凸起之间的间距相同。
[0010]优选地，所述间距小于所述碳纳米管层中所有碳纳米管的平均长度。
[0011 ] 优选地，所述间距的范围为5nm?2000nm。
[0012]优选地，每个所述凸起的宽度小于所述碳纳米管层中所有碳纳米管的平均长度。
[0013]优选地，还包括:栅极和栅极绝缘层，所述栅极绝缘层设置在所述栅极和所述碳纳米管层之间。
[0014]优选地，所述多个凸起设置于所述栅极上，所述多个凸起采用与所述栅极相同的材料，所述多个凸起与所述栅极一体成型。
[0015]优选地，所述多个凸起设置于所述栅极绝缘层上，所述多个凸起采用与所述栅极绝缘层相同的材料，所述多个凸起与所述栅极绝缘层一体成型。
[0016]根据本发明的一个方面，提供了一种碳纳米管薄膜晶体管的制作方法，包括:在对应源极和漏极之间的沟道区域间隔形成多个带状凸起，所述多个凸起沿所述沟道的宽度方向依次排列，所述凸起沿所述沟道的长度方向延伸；在所述多个凸起及相邻凸起之间的间隔区域上形成一碳纳米管层。
[0017]优选地，形成所述多个凸起的过程包括:采用相同的材料一体成型出栅极和所述多个凸起;在所述栅极和所述多个凸起上形成栅极绝缘层。
[0018]优选地，形成所述多个凸起的过程包括:形成栅极;采用相同的材料，在所述栅极上一体成型出栅极绝缘层和所述多个凸起。
[0019]与现有技术相比，本发明所述的碳纳米管薄膜晶体管及其制作方法，可以使网络状碳纳米管在薄膜晶体管中排布更加有序，进而减少源极和漏极之间的节点数量并降低节电阻，从而可以提尚开态电流和迁移率，提尚网络状碳纳米管薄I旲晶体管的性能。
【附图说明】
[0020]图1是根据现有技术的薄膜晶体管沟道中碳管排布的电子显微镜图；
[0021]图2是根据本发明实施例的碳纳米管薄膜晶体管的结构示意图；
[0022]图3是根据本发明实施例的碳纳米管薄膜晶体管的制作流程示意图；
[0023]图4是根据本发明实施例的碳纳米管薄膜晶体管的制备过程示意图；以及
[0024]图5是根据本发明实施例的薄膜晶体管沟道中碳管排布的电子显微镜图。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]对于目前的碳纳米管薄膜晶体管，碳纳米管是呈无序排布状态的，即碳纳米管的排布方向是朝向各个方向的，杂乱无章的，这必然导致碳纳米管产生多个交叉节点，无疑增大了源漏之间的电阻，最终导致整个碳纳米管薄膜晶体管的开态电流和迀移率较小，从而降低碳纳米管薄膜晶体管的具备性能。
[0027]基于此，本发明主要从规整碳纳米管的排布方向的角度进行改进，使碳纳米管的排布呈现大致与源极和漏极之间的沟道区域的长度方向(也可以称之为源漏方向)保持一致，即碳纳米管的排布方向基本与源极和漏极之间的沟道区域的长度方向(源漏方向)平行，这样就可以最大程度减少碳纳米管产生交叉节点。
[0028]本发明实施例提供了一种碳纳米管薄膜晶体管。该碳纳米管薄膜晶体管包括:源极和漏极;对应所述源极和所述漏极之间的沟道区域间隔设置的多个带状凸起，所述多个凸起沿所述沟道的宽度方向依次排列，所述凸起沿所述沟道的长度方向延伸；以及设置在所述多个凸起及相邻凸起之间的间隔区域上的碳纳米管层。
[0029]由于碳纳米管薄膜晶体管的沟道区域设置了多个这种间隔排列的凸起，在形成碳纳米管层的过程中，碳纳米管的排布方向会受到凸起的约束。
[0030]在相邻两个凸起之间形成凹槽，碳纳米管很少能做到横向排列(即垂直于源极和漏极之间的沟道区域的长度方向，也可以称之为源漏方向)，大部分碳纳米管都会被约束至凹槽内并沿着凸起的延展方向(即平行于源极和漏极之间的沟道区域的长度方向)进行排布，而在每个凸起的表面上，由于其凸起的宽度有限，表面作用力对于每个凸起表面的碳纳米管层的形成也有一定的约束作用。这使得碳纳米管无论是在凹槽中还是位于凸起表面上都会择优沿源极和漏极之间的沟道区域的长度方向(源漏方向)排列。
[0031]作为一个优选示例，所述多个凸起为相互平行的长方体。为便于理解，请参考图2(图2是根据本发明实施例的碳纳米管薄膜晶体管的结构示意图)。
[0032]如图2所示，每个所述凸起的高度相同。高度相同的凸起，可以使得形成在凸起上的碳纳米管层中的碳纳米管长度更加相近，且排布更加均匀。当然，这种相同高度的凸起的设置方式仅仅是一个优选实施方式而已，在实际应用中，每个凸起的高度完全可以设定为不同的高度值。
[0033]在本发明实施例中，由于所述多个凸起的高度具有阻碍碳纳米管沿着垂直于源极和漏极之间的沟道区域的长度方向进行排布的作用，因此为了使绝大多数的碳纳米管能够沿着平行于源极和漏极之间的沟道区域的长度方向(源漏方向)进行排布，或者即便是碳纳米管的排布方向与源极和漏极之间的沟道区域的长度方向(源漏方向)有一定倾斜，而为了倾斜的角度更小，可以进一步对所述凸起的高度值进行优选，例如，作为一个优选范围，可以将每个所述凸起的高度值设定在I Onm?I OOOnm之间。
[0034]作为一个优选示例，每相邻两个所述凸起之间的间距相同。如图2所示，图2中，所有凸起形成的间距都是相等的(也可以称之为凸起之间形成的凹槽的宽度是相等的)。这样设计的效