管及其制备方法、显示装置，采用碳纳米管制备的薄膜晶体管及其器件的性能稳定尺寸更小。简化了制备过程，降低了制备成本。
【附图说明】
[0040]图1-13为本发明实施例在不同制备阶段薄膜晶体管的结构示意图。
【具体实施方式】
[0041]为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。在可能的情况下，附图中的各个部分提到的相同或相似的部分将采用相同的附图标记。
[0042]本发明披露了一种薄膜晶体管及其制备方法、显示装置。其中，所披露的薄膜晶体管(TFT)包括碳纳米管(CNT)有源层。所述碳纳米管有源层包括碳纳米管层，碳纳米管层中有一个或多个过孔，过孔中具有碳纳米管结构。在本申请的实施方式的一种实施例中碳纳米管层可以为图形化的碳纳米管层用以制备薄膜晶体管。
[0043]碳纳米管层由多个碳纳米管(CNTs)构成，碳纳米管结构也由多个碳纳米管(CNTs)构成。碳纳米管层中的碳纳米管CNTs和碳纳米管结构中的碳纳米管CNTs有不同的排序。比如，碳纳米管层可为图形化的碳纳米管层，其中具有有序排列或者有序分布的CNTs,而碳纳米管结构中的CNTs为无序分布，并没有按照任何有序方式而排列。为此，不同的制备方法可以用来制备碳纳米管层和碳纳米管结构。当然，碳纳米管层和碳纳米管结构也可以用同一种制备方法来制备，只要碳纳米管层中的碳纳米管CNTs有序排列，而碳纳米管结构中的碳纳米管无序任意排列。
[0044]碳纳米管CNTs排列方式的不同，碳纳米管层和碳纳米管结构中的载流子迀移率则不同。有序排列的碳纳米管层的载流子迀移率可以达到12Cm2.ν 1 -s 1到15Cm2-V 1 -s \而无序排列的碳纳米管结构的载流子迀移率可以在此基础上降低10% -100%。
[0045]碳纳米管结构可以用做薄膜晶体管的源漏极，比如用来代替轻掺杂漏/源极。因此，已知的用以制备有源层的脱氢工艺，离子注入/掺杂工艺，离子激活工艺与氢化工艺将不再需要，且P-Si易受到活化不全、金属离子污染等影响的缺点也会得到解决。同时薄膜晶体管的性能不受影响，并且会更稳定。
[0046]另外，碳纳米管作为一种小尺度的纳米材料，在保持其电学特性的同时，单一薄膜晶体管器件可做到亚微米尺度。在未来需要越来越高的PPI情况下，与P-Si有源层结构相比，碳纳米管用在有源层具有非常明显的优势。
[0047]术语“纳米管”包括一种细长结构，可由有机和无机材料形成，具有至少一个尺寸比如宽度或直径小于等于500纳米。另外，术语“纳米管”还包括类似尺寸的其它细长结构，包括但不限于，纳米杆状物，纳米柱，纳米线，纳米棒和纳米针以及它们的各种官能化和衍生化纤维的形式，其中包括纳米纤维形成的线，纱，布等。
[0048]碳纳米管CNTs指的是含碳的纳米管。碳纳米管可以包括单壁碳纳米管，双壁碳纳米管，多壁碳纳米管，以及碳纳米纤维，即由碳纳米管组成具有各种官能化和衍生化纤维的形式。碳纳米管具有内径和外径。例如，平均内径的范围为约I纳米至约20纳米，而平均外径的范围约5纳米至约100纳米。碳纳米管可具有的平均纵横比为约10至约1000000。
[0049]图1-13为本实施例提供薄膜晶体管在各个制备阶段的结构剖视图。
[0050]如图1所示，在基板100上制备缓冲层101。碳纳米管层102则制备在缓冲层101上。缓冲层101位于基板100和碳纳米管层102之间。
[0051]该基板100可以由如玻璃、塑料等光学透明材料制备而成。清洗处理基板100之后，形成缓冲层101。
[0052]缓冲层101可通过离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺在基板100上连续形成。在本实施例中，缓冲层101可以由氧化硅，氮化硅，和/或其他合适的材料形成。例如，缓冲层101可以是一种材料的单层，或是一种或多种材料构成的复合层，或是叠层，其中每一层包括一种或多种材料。当氧化硅用于缓冲层101时，氧化硅层的厚度约50纳米至约100纳米。当氮化娃用于缓冲层101时，氮化娃层的厚度约100纳米到约300纳米。在一些情况下，缓冲层101是可以省略的。
[0053]在一个实施例中，碳纳米管层102可以在缓冲层101上通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，蒸发自组装方法，或任何合适的方法制备而成，仅需保证形成该碳纳米管层102的CNTs在一个或多个方向上有序排列即可。例如，碳纳米管层102中的碳纳米管CNTs可以在平行或垂直于基板表面的方向上有序排列。在一定的实施方案中，碳纳米管CNTs可以沿着该碳纳米管有源层的长度方向对齐而有序排列。
[0054]在一个实施例中，在缓冲层101上面采用旋涂法涂覆已经配置好的含催化剂的用于形成碳纳米管的溶液。然后在一定温度下干燥涂覆的含催化剂的用于形成碳纳米管的溶液，并保持在一定的温度，同时引入碳源气体以及载气H2和/或N2到涂覆好的缓冲层。接着，用PECVD工艺来制备有序排列的碳纳米管CNTs。在其中一个实施例中，制备的碳纳米管CNTs可以在平行于缓冲层101表面或基板100表面的方向有序排列。在PECVD工艺过程中，射频(RF)功率，引入的气体，反应时间，反应温度等工艺参数可以调节来制备碳纳米管层102所需的碳纳米管CNTs。
[0055]在一个实施例中，含催化剂的溶液包括催化剂Ni (NO3) 2，浓度为0.1摩尔/L。在500°C的温度下干燥涂覆溶液。所述碳源气体包括CH4。在这种情况下，涉及的反应包括:
[0056]2Ni (NO3) 2一 Ν?0+4Ν0 2+02
[0057]Ni0+H2—Ni+H20
[0058]CH4— CNT+H 2
[0059]在此反应中，碳源材料CH4由镍催化经过催化裂解反应以形成碳纳米管层的碳纳米管CNTs。
[0060]如图2所示，在碳纳米管层102上形成光刻胶掩膜103。光刻胶掩膜103可以通过光刻工艺来制备。
[0061]如图3所示，第一图案化碳纳米管层102A可以通过图案化图2中的碳纳米管层102来形成。例如，图2中碳纳米管层102可以使用光刻胶掩膜103作为蚀刻掩模进行蚀刻以形成第一图案化层102A。第一图案化层102A包括过孔12。
[0062]过孔12的形成可以通过干蚀刻工艺蚀刻碳纳米管层102。使用的蚀刻气体包括氯气、氧气、氮气的混合气体。
[0063]当过孔12形成后，所述光刻胶掩膜103可继续保留在形成的第一碳纳米管层图案102A上而用于随后形成碳纳米管结构。
[0064]如图4所示，在第一图案化层102A中的过孔12中，形成碳纳米管结构112。碳纳米管结构112同时位于缓冲层101上。在一个实施例中，碳纳米管结构112可以用于作为轻掺杂漏源结构。碳纳米管结构112中的碳纳米管随机无序排列。
[0065]需要注意的是，碳纳米管结构112和第一图案化碳纳米管