[发明专利]用于大型电子装置的电子纯单手性半导体性单壁碳纳米管

说明书

一种电子纯碳纳米管油墨，包含悬浮在液体中的半导体性碳纳米管的群体，该油墨基本上无金属性杂质及有机材料，且其特征在于：当作为碳纳米管网络并入金属/碳纳米管网络/金属双二极管中时，在施加从0.01V至100V的电位的情况下，获得非线性电流‑偏压曲线。该油墨可被用于制备空气稳定的n型薄膜晶体管，所述n型薄膜晶体管具有类似于用于平板显示器非晶硅装置中的当前薄膜晶体管及具有高κ介电质的高性能p型薄膜晶体管的性能。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年10月11日提交的美国专利申请序列No.15/290575的优先权的权益，该申请要求2016年1月4日提交的美国专利申请序列No.62/274,634的权益，这些专利申请的内容通过引用以其整体并入本文。

通过引用并入

本文引用的所有专利，专利申请和出版物通过引用以其整体并入本文，以便更全面地描述本领域技术人员已知的本领域的技术状态，截止本文描述的发明的日期。

技术领域

本技术大致是关于高纯度单壁碳纳米管(SWCNT)。特别地，本发明关于SWCNT在电子装置中的用途。

背景技术

单壁碳纳米管(SWCNT)作为用于电子装置、计算机及薄膜晶体管背板的场发射晶体管的潜在应用吸引了研究者的注意力。但是SWCNT生长的混合本质阻碍了其的实施。一个原因是高纯度单手性(single chirality)SWCNT的不可获得性。使SWCNT纯化的当前方法依赖光谱筛选(screening)技术，该技术已被证明无法精确建立CNT纯度。使用被光学筛选方法视为“纯”的半导体性(semiconducting)SWCNT的装置普遍展示线性电流-偏压(“I-V”)响应，从而违背金属/半导体肖特基接触件的半导体特性且例示金属杂质及金属性SWCNT的存在。

半导体性单壁碳纳米管已展现取代高性能硅晶体管使用以应用于微处理器及射频装置中的能力。半导体性单壁碳纳米管(SWCNT)薄膜晶体管(TFT)亦展现用于大尺寸显示器背板的前景。大多数SWCNT TFT使用SiO₂或Al₂O₃进行底部栅控(gated)。这些底部栅控SWCNT TFT的装置性能是不稳定的且在特定时间后降级，从而需要聚合物封装或无机薄膜钝化。相比之下，顶部栅控SWCNT TFT是稳定的且有实际应用的前景。已报导了数个顶部栅控SWCNT TFT，顶部栅控SWCNT TFT使用通过使用电子束蒸镀或原子层沉积而沉积的介电质材料(诸如HfO₂、Al₂O₃、ZrO₂及Y₂O₃)。这些成功装置的介电质材料皆在低温(<150℃)处沉积。