确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及化工领域，尤其是设及一种确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方 法。
【背景技术】
[0002] 单壁碳纳米管在导电膜，晶体管，传感器等领域有着良好的应用前景。与用单根碳 管制备的晶体管相此，由单壁碳纳米管构成的薄膜展现出了具大的优势，如电子性质的均 一性，减少形成导电路径的机会，容易量产等。单壁碳纳米管的金属性，直径和长度等结构 特点不仅决定着它的电学性质，也影响着单壁碳纳米管薄膜的构成，从而影响薄膜晶体管 (SWCNT-TFTs)的性能。单壁碳纳米管的长度是一个重要的结构参数。根据渗流理论，渗流 阔值决定于单壁碳纳米管的密度和长度。由较短碳管构成的薄膜需要更高的密度达到渗流 阔值，而更高的碳管密度易形成更多的导电路径，同时降低了薄膜晶体管的性能。所W在薄 膜晶体管应用中，我们需要确定由不同长度碳管构成的薄膜的最优密度。
[000引 日本的一个研究组用长度分离过的DNA包裹的单壁碳纳米管去制备薄膜晶体管 并此较了它们的性能。使用DNA包裹的单壁碳纳米管的优势在于单壁碳纳米管是单根分散 的，残留的DNA分子极少，DNA分子对薄膜晶体管性能的影响可W忽略。然而，该种方法的 花费过高，不易于大批量生产。表面活性剂包裹的具有不同长度的单壁碳纳米管易大批量 生产，该使其在薄膜晶体管工业化应用上有着具大的开发潜力。然而，由表面活性剂包裹的 具有不同长度的单壁碳纳米管对薄膜晶体管性能的影响仍待研究。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述技术问题，本发明提供了一种确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的 方法，本发明将原子力显微镜应用到由表面活性剂包裹的单壁碳纳米管构建的薄膜晶体管 中，确立了达到最好器件性能时不同长度的碳管密度的方法，采用的技术方案如下：
[0005] 确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法，该方法按如下步骤进行：
[0006] a、准备不同长度的样本；
[0007] b、制备不同密度的碳管薄膜；
[000引 C、测量薄膜晶体管的性能，绘制开关此-迁移率相互关系图；
[0009] tAFM表征晶体管通道薄膜；
[0010] e、计算密度。
[0011] 进一步的，所述薄膜晶体管为碳纳米管，所述碳纳米管可W是单壁碳纳米管，多壁 碳纳米管。
[0012] 进一步的，所述碳纳米管样本由DGU方法制备，密度梯度介质溶液由体积百分此 60%的舰克沙醇和适量的2wt%脱氧胆酸钢溶液或碳纳米管的溶液构成，碳纳米管密度为 0. 8~1. 2mg/ml，将置有上述密度梯度介质溶液的离屯、管在24, 600~153, 700g，5°C的条件 下高速离屯、94~18小时，随后，离屯、管中的悬浮液被提取了 10层/mL。
[0013] 进一步的，所述碳管薄膜由点滴法制备，其具体方法是：将不同长度的碳管样本 用2wt%脱氧胆酸钢溶液调到0. 01~0. 04mg/ml浓度，将稀释过的不同长度的碳管溶液分 别滴到薄膜晶体管的通道上形成活性层，不同体积的碳管溶液用于产生各种密度的碳管薄 膜，接着室温自然惊干后用甲醇冲洗。
[0014] 本发明将原子力显微镜应用到由表面活性剂包裹的单壁碳纳米管构建的薄膜晶 体管中，确立了达到最好器件性能时不同长度的碳管密度的方法，适用于各种类型的碳纳 米管。
【附图说明】
[0015]图1为确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法的流程图。
[0016] 图2为不同碳管密度制备的薄膜晶体管的开关比-迁移率相互关系图。
【具体实施方式】
[0017] 结合图1具体实施例为：
[001引 单壁碳纳米管选择（7,6)手性的单壁碳纳米管（Sigma-Al化ich，batchnumber 94496KJ)，长度分离的具体方法为：将lOmg的单壁碳纳米管分别分散在10ml的2wt%脱氧 胆酸钢值0C)中。冰浴中超声1小时，在53,OOOg下高速离屯、1小时。将得到的上层溶液作 为DGU分离的起始溶液。密度梯度由舰克沙醇（60% (w/v)，Sigma)和适量的2wt%D0C溶 液或单壁碳纳米管的溶液构成。从上至下依次为0.5血of40%舰克沙醇，0.5血of30% 舰克沙醇，0.8血of20%舰克沙醇（含有0.267血单壁碳纳米管溶液，和8. 2血of18%舰 克沙醇）。接着W98, 300g，5°C在离屯、机中高速离屯、24小时。得到长度为150和500皿的 样本。将不同长度的碳管样本用2wt%D0C溶液调到适宜浓度，500皿长的碳管溶液浓度调 整为0. 02mg/ml，150nm长的碳管溶液浓度调整为0. 04mg/ml。将稀释过的不同长度的碳管 溶液分别滴到薄膜晶体管的通道上形成活性层，不同体积的碳管溶液用于产生各种密度的 碳管薄膜。对于500nm长的碳管溶液所需体积为1. 6~2. 2y1，150nm长的碳管溶液需要 2. 4~3.6^1。接着室温自然惊干后用甲醇冲洗。将制备好的薄膜晶体管进行性能检测， 绘制开关此-迁移率相互关系图，选出最好的器件性能，结合表1进行AFM检测。
[0019]
【主权项】
1. 确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法，该方法按如下步骤进行： a、 准备不同长度的样本； b、 制备不同密度的碳管薄膜； c、 测量薄膜晶体管的性能，绘制开关比_迀移率相互关系图； d、 AFM表征晶体管通道薄膜； e、 计算密度。 进一步的，所述薄膜晶体管为碳纳米管，所述碳纳米管可以是单壁碳纳米管，多壁碳纳 米管。
2. 如权利要求1所述的确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法，其特征是所述碳 纳米管样本由DGU方法制备，密度梯度介质溶液由体积百分比60%的碘克沙醇和适量的 2wt%脱氧胆酸钠溶液或碳纳米管的溶液构成，碳纳米管密度为0. 8~I. 2mg/ml，将置有上 述密度梯度介质溶液的离心管在24, 600~153, 700g，5°C的条件下高速离心94~18小时， 随后，离心管中的悬浮液被提取了 10层/mL。
3. 如权利要求1所述的确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法，其特征是所述碳管 薄膜由点滴法制备，其具体方法是：将不同长度的碳管样本用2wt%脱氧胆酸钠溶液调到 0. 01~0. 04mg/ml浓度，将稀释过的不同长度的碳管溶液分别滴到薄膜晶体管的通道上形 成活性层，不同体积的碳管溶液用于产生各种密度的碳管薄膜，接着室温自然晾干后用甲 醇冲洗。
【专利摘要】确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法，该方法按如下步骤进行：a、准备不同长度的样本；b、制备不同密度的碳管薄膜；c、测量薄膜晶体管的性能，绘制开关比-迁移率相互关系图；d、AFM表征晶体管通道薄膜；e、计算密度。
【IPC分类】H01L21-336
【公开号】CN104810294
【申请号】CN201510210248
【发明人】司荣美, 刘彩风
【申请人】天津宝兴威科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月24日