一种悬空碳纳米管场效应晶体管及其制备方法

文档序号:26092911发布日期:2021-07-30 18:01阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种悬空碳纳米管场效应晶体管,其特征在于:自下而上包括背栅电极(4),介质层(1),漏电极(2),源电极(3),以及横跨在源电极(3)和漏电极(2)上的半导体性碳纳米管作为晶体管的有源沟道层(5)。

2.根据权利要求1所述的一种悬空碳纳米管场效应晶体管,其特征在于:所述漏电极(2)和源电极3之间留出一条沟道,沟道上通过电子束蒸镀法制备纳米银导电薄膜,swcnt随机网络沟道结构覆盖在纳米银薄膜上形成悬空的有源沟道层(5)。

3.根据权利要求1所述的一种悬空碳纳米管场效应晶体管,其特征在于:所述绝缘栅介质层(1)的组成材料为sio2/si或hfo2/si或zro2/si中的一种,所述漏电极(2),源电极(3),背栅电极(4)的金属材料为cu、au、ag、ca、ti、cr、pb、ni、sn中的一种或是多种金属形成的合金。

4.一种的悬空碳纳米管场效应晶体管的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1、对柔性基板材料进行超声清洗,并通过等离子体处理基板表面,于基板表面制备晶体管的源电极、漏电极、背栅电极;

步骤2、采用低功率电子束蒸发法在基板正面的源电极、漏电极上蒸镀纳米银导电薄膜;

步骤3、制备用于喷印的半导体性碳纳米管分散液,使用喷墨打印设备将半导体性碳纳米管分散液均匀印制在步骤2得到的纳米银导电薄膜上,使得在纳米银导电薄膜上形成碳纳米管有源半导体沟道层;

步骤4、经高温退火处理后,纳米银导电薄膜烧结坍缩并趋向于附着在电极表面形成开放式孔洞,碳纳米管薄膜形成悬空的随机网络结构,完成悬空碳纳米管场效应晶体管的制备。

5.根据权利要求4所述的一种悬空碳纳米管场效应晶体管的制备方法,其特征在于:步骤1中制备源、漏、栅电极的方法可为溶液两步法、电子束蒸镀法、磁控溅射法。

6.根据权利要求4所述的一种悬空碳纳米管场效应晶体管的制备方法,其特征在于:步骤3中半导体性碳纳米管分散液的制备方法为:将碳纳米管粉末溶于有机溶剂中并加入芴基共轭聚合物对碳纳米管进行选择性包覆,辅助以液相超声剥离处理并通过超高速离心去除金属性碳纳米管和团聚大管束,获得的上清液即高纯度半导体性碳纳米管分散液。

7.根据权利要求4所述的一种悬空碳纳米管场效应晶体管的制备方法,其特征在于:步骤3中喷墨打印的方式可以更换为气溶胶喷墨打印,没有特别的限定。

8.根据权利要求4所述的一种悬空碳纳米管场效应晶体管的制备方法,其特征在于:步骤4中所述的高温退火的具体操作为:将基板放入管式炉中,设置升温速率10℃/min升温至960℃以上,并通入混合气体氩气和氢气,退火时间设置为1分钟。


技术总结
本发明属于半导体器件技术领域,具体涉及一种悬空碳纳米管场效应晶体管及其制备方法。本发明目的在于解决碳纳米管场效应管由于喷印碳纳米管墨水作为一种非接触式的直接印制方式,涂覆的沟道材料与两电极的接触电阻较大的问题。该器件自下而上包括背栅电极,高κ栅介质层,漏电极,源电极以及有源沟道层。主要方案包括在洁净的基板正面制备漏电极、源电极以及反面的背栅电极,并通过电子束蒸镀法制备纳米银导电薄膜,并喷印一层半导体性碳纳米管形成晶体管的有源沟道层,最后通过高温退火处理烧结纳米银薄膜使沟道层的纳米银薄膜坍缩,形成悬空的碳纳米管场效应晶体管。

技术研发人员:冯哲圣;廖小涵;黄燕;王焱
受保护的技术使用者:电子科技大学
技术研发日:2021.05.19
技术公布日:2021.07.30
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