[发明专利]集成电路材料的制备方法和制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路材料的制备方法，以及应用该制备方法的一种制备集成电路材料的装置，其中制备所得的集成电路材料主要为半导体性碳纳米管、金属性碳纳米管、以及单原子层碳。

背景技术

随着集成电路的发展，基于硅材料的晶体管的继续缩小日益困难。半导体性碳纳米管由于具有小体积和电导率高的特点，在为了集成电路制造中具有很高的应用价值，而且由半导体性碳纳米管组成的场效应管可以实现类似金属-氧化物-硅(metal-oxide-silicon，MOS)场效应管的功能。图1是一个碳纳米管场效应管，栅极101和半导体性碳纳米管104之间有一层绝缘体进行绝缘，通过对栅极101施加电压，源极102和漏极103之间的电流大小可以被控制。

目前，在半导体性碳纳米管的制造过程中，往往伴随着金属性碳纳米管的产生。当图1中的半导体性碳纳米管104被金属性碳纳米管取代后，这个场效应管的源极和漏极之间的电流是不受栅极的电压所控制的，也就是说，这个由金属性碳纳米管构成的场效应管是失效的。因此，半导体性碳纳米管和金属性碳纳米管的分离对制造场效应管是至关重要的。

参阅中国专利申请第200580026051.0号，目前分离半导体性碳纳米管和金属性碳纳米管的方法通常是离心分离，采用表面活性剂吸附碳纳米管，使不同特性的碳纳米管在吸附后的重量发生变化，然后再离心提纯。这种方法需要使用特殊的表面活性剂和长时间的离心提纯工序，价格昂贵，同样也就不易于大规模生产。

本发明将此专利所记载的内容作为现有技术进行引用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种分离碳纳米管的新技术，简单易行，成本低廉。本发明还提出了一种应用该技术的制备装置。

一种集成电路材料的制备方法，包括如下步骤：

a)将集成电路材料浸泡在导电液体中；

b)将所述导电液体倒入一容器中；

c)在所述容器的四周设置两对磁力线相互垂直或接近垂直的磁极，相对的两个磁极形成一磁场，所述两对磁极的磁力线都穿过所述容器；

d)移动其中任意一对磁极，使所述集成电路材料在所述容器中受到变换的磁场的作用；

e)分别收集分离开的集成电路材料。

进一步地，所述步骤a中集成电路材料为至少包含金属性碳纳米管，半导体性碳纳米管的混合材料。所述集成电路材料的制备方法实质为金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管的分离方法，步骤d中所述集成电路材料在所述容器中受到变换的磁场的作用而使混合的集成电路材料分离。

再进一步地，所述导电液体为电解液或者有一定电导率的有机溶剂。所述任意一对磁极产生的磁场为永久磁场或电磁场，其强度为0.00001-10特斯拉。

更进一步地，所述步骤d中任意一对磁极的移动方向为垂直于或接近垂直于自身形成的磁力线：即位于两对磁极所产生的磁力线组成的平面内的上下方向，或者垂直于两对磁极所产生的磁力线组成的平面的前后方向。

所述步骤d中，当移动其中任意一对磁极时，还可以对调该对磁极的极性，或者对调另一对磁极的极性。此时可以采用电磁铁，只需改变电流方向即可对调磁极的极性。

一种应用上述集成电路材料制备方法的制备装置，包括一个容器，所述容器包括一个入口，以及相隔一定距离的第一出口和第二出口，所述容器的四周设置有两对磁力线相互垂直或接近垂直的磁极，相对的两个磁极形成一磁场，所述两对磁极的磁力线都穿过所述容器；其中任意一对所述的磁极可以相对于所述容器移动。

上述的制备装置按次序连续连接而形成一种集成电路材料的多级制备装置，上一级制备装置的第一出口对准连接于下一级制备装置的入口。

所述第一出口用于收集半导体性碳纳米管或者金属性碳纳米管，即半导体性碳纳米管含量较多的导电液体或者金属性碳纳米管含量较多的导电液体。相应的，第二出口可以收集金属性碳纳米管或者半导体性碳纳米管。这样，通过多级的分离制备，可以得到更纯的半导体性碳纳米管或者金属性碳纳米管。

本发明的制备方法所具有的有益效果是：用简单可靠的方法将金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管分离开来。由于这种方法直接利用了金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管在特殊磁场中具有不同电导率的特点，因此分离技术的选择性高，分离后材料的纯度也比现有技术能得到的纯度高。