[发明专利]单电子晶体管及其制造方法

说明书

本发明涉及一种单电子晶体管及其制造方法。该单电子晶体管包括：沟道区域，其包括形成于基板上的连接体及由结合至该连接体的金属离子所生长的金属纳米颗粒；配置于该沟道区域一端的源极区域；配置于该沟道区域另一端而与该源极区域对立的漏极区域；和耦合至该沟道区域且用以控制沟道区域中的电荷迁移的栅极。

本申请要求在2013年3月6日所提出的第10-2013-0023890、10-2013-0023912、10-2013-0023963与10-2013-0024077号韩国专利申请的优先权，其全部通过引用纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种包含纳米颗粒的单电子晶体管及其制造方法。

背景技术

为了实现半导体装置的高性能、高速度及低功耗且降低价格，现仍持续将晶体管小型化。然而，经由缩小化而实现在低操作电压下稳定操作且同时显示出低漏电的晶体管是受限的。尤其是为了达到百万兆级规模的集成化，一定要改变晶体管的结构。

作为满足此要求的方式，已经开发出了如第20100327260号美国未审查专利公开所揭示的单电子晶体管。该单电子晶体管提供了低功耗及高集成密度的优点，因为该晶体管的操作受单电子的迁移的控制且操作电压明显低。

然而，为了在商业可用温度的室温下操作单电子晶体管，需要在所需位置处重现地形成尺寸为数纳米的量子点的技术，即需要在指定位置处形成一至数十个具有精确控制且尺寸均匀的量子点的技术。此外，对于不必使用昂贵的设备及高度复杂的工艺即可将制造方法商业化实施的技术有不断的需求。然而，目前未曾报道过充分满足这些需求的技术的发展。

发明内容

本发明的多个具体实施方式都涉及一种可以重现且可靠的方式操作的单电子晶体管及其制造方法。

本发明的多个具体实施方式还都涉及一种可通过市售且节省成本的方法在短时间内大量制造的单电子晶体管及其制造方法。

在一具体实施方式中，一种单电子晶体管，包括：沟道区域，其包括形成于基板上的连接体以及由结合至该连接体的金属离子所生长的金属纳米颗粒；配置于该沟道区域一端的源极区域；配置于该沟道区域另一端而与该源极区域对立的漏极区域；及耦合至该沟道区域而控制沟道区域中的电荷迁移的栅极。

该连接体可为通过自组装而结合至基板表面的有机单分子。

该沟道区域可进一步包括被结合或涂覆于该金属纳米颗粒表面上的绝缘有机材料。

该沟道区域可进一步包括结合至金属离子或所生长的纳米颗粒的单种有机表面活性剂或多种种类不同的有机表面活性剂。该多种有机表面活性剂可包括属于不同种类的第一有机材料和第二有机材料。第一有机材料可为含氮或含硫有机材料，而第二有机材料可为基于相转移催化剂的有机材料。

该金属纳米颗粒可具有0.5纳米至1纳米的平均颗粒半径，且颗粒半径的标准差可为±20%或更小。

该基板可具有可结合连接体的表面层，且该表面层可由选自于由金属、金属氧化物、半导体和半导体氧化物所组成的群组中的任一种所制成。

该基板可为柔性基板，且该柔性基板可包括具有羟基(-OH)官能团的表面层。该柔性基板可包括选自于由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、三乙酰纤维素(TAC)、聚醚砜(PES)与聚二甲基硅氧烷(PDMS)所组成的群组中的任一种或者两种或更多种的混合物。

该沟道区域可具有0.1纳米RMS至4.0纳米RMS的表面粗糙度。

该沟道区域中的金属纳米颗粒的密度可为0.2×10¹⁴至2.0×10¹⁴个/平方厘米(cm²)。