[發(fā)明專利]一種單根分散、半導(dǎo)體性富集單壁碳納米管薄膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010958812.2
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112194116B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 侯鵬翔;李曉齊;劉暢;蔣松;蹇楊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: C01B32/159
• 分類號: C01B32/159;C01B32/162;H01L51/05
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種單根分散、半導(dǎo)體性富集單壁碳納米管薄膜的制備方法，其特征在于，在浮動催化劑化學(xué)氣相沉積法制備單壁碳納米管的過程中，在生長高質(zhì)量、單根分散單壁碳納米管的基礎(chǔ)上，引入微量氧氣刻蝕劑，優(yōu)先選擇性刻蝕化學(xué)反應(yīng)活性較強的單根金屬性單壁碳納米管和存在缺陷的碳納米管，保留半導(dǎo)體性單壁碳納米管，從而制備出單根分散、半導(dǎo)體性富集的單壁碳納米管薄膜；

在較低的碳源濃度、較低的催化劑顆粒濃度下，減少碳納米管的形核數(shù)量，從而降低碳納米管間因范德華力形成管束的機會，生長單根/小管束單壁碳納米管；在此基礎(chǔ)上，通入10～1000ppm的微量氧氣刻蝕劑制備出單根分散的半導(dǎo)體性富集的單壁碳納米管薄膜；其中，碳源在原料中的體積占比為5×10^-4～5×10^-2，催化劑顆粒在原料中的體積占比為5×10^-10～5×10^-11；

按數(shù)量百分比計，70～80％的單壁碳納米管為單根分散狀態(tài)，其它20～30％為2～4根碳納米管形成的小管束；

半導(dǎo)體性單壁碳納米管的富集度90％以上；

所制備半導(dǎo)體性富集單壁碳納米管薄膜的結(jié)晶性I_G/I_D為200～220，所制備半導(dǎo)體性富集單壁碳納米管薄膜的直徑為1.9nm～2.7nm，平均直徑為2.5nm。

2.按照權(quán)利要求1所述的單根分散、半導(dǎo)體性富集單壁碳納米管薄膜的制備方法，其特征在于，采用干法壓印或溶解濾膜法，將半導(dǎo)體性富集單壁碳納米管薄膜轉(zhuǎn)移到目標基底上。

3.按照權(quán)利要求1或2所述的單根分散、半導(dǎo)體性富集單壁碳納米管薄膜的制備方法，其特征在于，利用單根分散、半導(dǎo)體性富集單壁碳納米管薄膜作為溝道材料，構(gòu)建的薄膜晶體管，在測試的器件中，電流開關(guān)比大于5×10⁴、最高開關(guān)比大于10⁶，載流子遷移率最高達35cm²V^-1S^-1。

4.按照權(quán)利要求1所述的單根分散、半導(dǎo)體性富集單壁碳納米管薄膜的制備方法，其特征在于，該單壁碳納米管薄膜是在反應(yīng)器尾端安裝過濾收集裝置而得到的，單壁碳納米管薄膜的厚度通過調(diào)節(jié)收集時間來調(diào)控，其厚度范圍為4nm～100μm。