[發明專利]一種懸空碳納米管場效應晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 202110548713.1
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113193115B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 馮哲圣;廖小涵;黃燕;王焱
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H10K10/46
• 分類號: H10K10/46;H10K71/00;H10K71/13;H10K85/20;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 成都正煜知識產權代理事務所(普通合伙) 51312
• 代理人: 李龍

1.一種懸空碳納米管場效應晶體管，其特征在于：自下而上包括背柵電極（4），柵介質層（1），漏電極（2）、源電極（3），以及橫跨在源電極（3）和漏電極（2）上的半導體性碳納米管作為晶體管的有源溝道層（5）；

所述漏電極（2）和源電極（3）之間留出一條溝道，溝道上通過電子束蒸鍍法制備納米銀導電薄膜，所述納米銀導電薄膜上具有孔洞，s-SWCNT覆蓋在所述納米銀導電薄膜上形成懸空的具有隨機網絡結構的所述有源溝道層（5）。

2.根據權利要求1所述的一種懸空碳納米管場效應晶體管，其特征在于：所述柵介質層（1）的組成材料為SiO₂/Si或HfO₂/Si或ZrO₂/Si中的一種，所述漏電極（2），源電極（3），背柵電極（4）的金屬材料為Cu、Au、Ag、Ca、Ti、Cr、Pb、Ni、Sn中的一種或是多種金屬形成的合金。

3.一種懸空碳納米管場效應晶體管的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、對柔性基板材料進行超聲清洗，并通過等離子體處理基板表面，于基板表面制備晶體管的源電極、漏電極、背柵電極；

步驟2、采用低功率電子束蒸發法在基板正面的源電極、漏電極上以及之間蒸鍍納米銀導電薄膜；

步驟3、制備用于噴印的半導體性碳納米管分散液，使用噴墨打印設備將半導體性碳納米管分散液均勻印制在步驟2得到的納米銀導電薄膜上，使得在納米銀導電薄膜上形成碳納米管有源半導體溝道層；

步驟4、經高溫退火處理后，納米銀導電薄膜燒結坍縮并趨向于附著在源、漏電極表面形成開放式孔洞，所述碳納米管有源半導體溝道層形成懸空的隨機網絡結構，完成懸空碳納米管場效應晶體管的制備，具體的高溫退火中升溫至960?℃以上。

4.根據權利要求3所述的一種懸空碳納米管場效應晶體管的制備方法，其特征在于：步驟1中制備源、漏、柵電極的方法可為溶液兩步法、電子束蒸鍍法、磁控濺射法中的任意一種。

5.根據權利要求3所述的一種懸空碳納米管場效應晶體管的制備方法，其特征在于：步驟3中半導體性碳納米管分散液的制備方法為：將碳納米管粉末溶于有機溶劑中并加入芴基共軛聚合物對碳納米管進行選擇性包覆，輔助以液相超聲剝離處理并通過超高速離心去除金屬性碳納米管和團聚大管束，獲得的上清液即半導體性碳納米管分散液。

6.根據權利要求3所述的一種懸空碳納米管場效應晶體管的制備方法，其特征在于：步驟4中所述的高溫退火的具體操作為：將基板放入管式爐中，設置升溫速率10?℃/min升溫至960?℃以上，并通入混合氣體氬氣和氫氣，退火時間設置為1分鐘。