[發明專利]水平生長碳納米管的方法和使用碳納米管的場效應晶體管

無效

• 申請號: 01120632.2
• 申請日: 2001-07-18
• 公開（公告）號: CN1334234A
• 公開（公告）日: 2002-02-06
• 發明（設計）人: 申鎮國;鄭珉在;韓榮洙;金圭兌;尹尚帥;李在恩
• 申請（專利權）人: LG電子株式會社
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;H01L29/772
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 余朦,李輝

發明領域

本發明涉及生長碳納米管(carbon?nanotube)的方法，具體涉及一種水平生長碳納米管的方法，其中可以在形成有觸媒的基底上的特定位置處沿水平方向選擇性地生長碳納米管，使得該方法可以用于制造納米器件。

而且，本發明涉及一種水平生長碳納米管的方法，其中在希望的特定位置形成納米點或納米線的形狀的觸媒，使得在特定位置選擇性地生長碳納米管，從而可以將該方法有效地用于制造納米器件。

此外，本發明涉及一種場效應晶體管，其中在水平方向生長碳納米管以形成獲得場效應晶體管(FET)的碳納米管橋，并且在希望的方向磁化與其間形成碳納米管橋的源極和漏極接觸的觸媒，以便同時獲得自旋閥(spin?valve)和單電子晶體管(SET)。

背景技術

碳納米管具有一維量子線的結構并且具有良好的機械和化學特性。而且，已經知道碳納米管表現出非常有趣的電特性，例如量子遷移現象。此外，除上述特性外由于最近已經發現了其它的特殊性質，碳納米管作為一種新材料已受到很多關注。

為了利用這種材料的優良特性，必須先提出可重新執行(re-executable)的碳納米管制造工藝。但是，在現有工藝中，制造完碳納米管后，要把它們一個接一個地放置到希望的位置。因此，對于以“單獨處理模式”將生長的碳納米管放置到希望位置的現有工藝，很難將其應用到電子元件或高度集成元件，并且現在進行了很多研究和開發，以便克服這個問題。

此外，在作為一種合成碳納米管的現有方法的垂直生長方法中，在形成有觸媒圖形4的基底2上以整齊布置的麥田的形狀在垂直方向生長碳納米管6。對于垂直生長方法，已經存在大量報道。

但是，為了把碳納米管作為一種具有新功能的納米器件使用，從應用方面考慮，相對于垂直生長技術，一種能夠在特定位置在水平方向選擇性地生長碳納米管的技術更為有用并且更為人們所需要。

圖2中顯示了Hong?Jie?Die所作的第一份報道(見Nature，vol.395，page?878)，其中表示了可以在待相互連接的構圖金屬之間水平地生長碳納米管。圖2是用于示意性顯示Hong?Jie?Die報道的水平生長碳納米管的方法的圖。但是，圖2明顯地顯示了不僅在水平方向而且在垂直方向生長了大量碳納米管。這是因為碳納米管是從觸媒金屬的表面生長的，并且是在觸媒的所有暴露表面上隨機地生長的。

而且，由于在1988年在包括磁金屬和非磁金屬的多層膜中發現了巨磁阻(GMR)效應，在世界上廣泛開展了關于磁金屬薄膜的研究。而且，由于電子以自旋極化狀態存在于磁金屬中，可以通過利用這一特性產生極化自旋電流。因此，通過利用作為電子的一個重要固有特性的自旋自由程度，已經投入了大量努力來理解和開發自旋電子器件(spintronics)或磁電子器件。

近來，在納米結構的磁性多層膜系統中發現的諸如隧穿磁阻(TMR)和巨磁阻(GMR)之類的現象已經被應用到磁阻(MR)磁頭元件中并投入待商業化的計算機的硬盤驅動器(HDD)中。

在此情況下，TMR意味著一種現象，其中隧穿電流根據一個具有鐵磁體/電介質(半導體)/鐵磁體結構的結中的鐵磁體材料的相對磁化方向而改變，并且具有比其它磁阻更大的磁阻比率和更大的場靈敏度，使得人們積極地開展研究，以在下一代磁隨機存取存儲器(MRAM)或磁阻頭的材料中利用這種現象。但是，電介質層的形成的再現性和結阻抗的減小成為嚴重的問題。

當前，磁應用領域的很多科學家正利用在低磁場中顯示磁阻現象的自旋閥和磁隧穿結(MTJ)在積極地進行MRAM制造方法的研究。

發明內容

因此，本發明致力于解決上述問題，本發明的目的是提供一種水平生長碳納米管的方法，其中可以在形成有觸媒的基底上的特定位置處沿水平方向選擇性地生長碳納米管，使得該方法可以用于制造納米器件。

本發明的另一個目的是提供一種水平生長碳納米管的方法，其中在希望的特定位置形成納米點或納米線的形狀的觸媒，使得在特定位置選擇性地生長碳納米管，由此該方法可以有效地用于制造納米器件。

本發明的另一個目的是提供一種場效應晶體管，其中在水平方向生長碳納米管以形成碳納米管橋，從而獲得場效應晶體管(FET)，并且在希望的方向磁化與其間形成碳納米管橋的源極和漏極接觸的觸媒，以便同時獲得自旋閥和單電子晶體管(SET)。