[发明专利]一种用于场效应晶体管的单一手性单壁碳纳米管的分离方法

摘要

本发明属于单壁碳纳米管技术领域，具体为一种用于场效应晶体管，通过手性和/或直径分离单壁碳纳米管的分离方法。该方法包括：将适量的单壁碳纳米管与碘颗粒充分混合均匀吸附后，再加入到十二烷基硫酸钠溶液中分散得到碘吸附的碳管水分散液，利用不同手性的单壁碳纳米管吸碘量的不同进而增加碳管之间的密度差。在高速离心机的辅助下，使不同碳管在离心管中经过非线性密度梯度离心后具有适量的较大的间距从而便于提取半导体性单壁碳纳米管。本发明具有较好的性能。该方法具有简单易操作、低成本、易于放大等特点，可规模化生产，具有良好的工业应用前景。

主权项

一种用于场效应晶体管的单一手性单壁碳纳米管的分离方法，其特征在于具体步骤如下：（1）碘吸附单壁碳纳米管原液的制备 将10mg原料单壁碳纳米管SWNT以及30mg碘颗粒放入容器中在30℃下搅拌1‑20h，经过充分的吸附，SWNT表面吸附的碘含量在0.5‑10wt%范围内；而后将吸附碘的SWNT分散在质量分数为0.2‑2%的十二烷基硫酸钠SDS溶液中制得I‑SWCNTs/SDS分散液，用于密度梯度离心过程；（2）非线性密度梯度离心法制备单一手性半导体性SWNT非线性密度梯度液是通过在聚碳酸酯离心管中从上往下铺2.0, 1.0, 0.5以及 0.5 cm的质量体积浓度为17.5, 22.5, 32.5以及40%的碘克沙醇溶液而制得的；每层碘克沙醇溶液中均含有与I‑SWCNTs/SDS分散液中一致浓度的SDS；然后将0.2‑0.5ml的I‑SWCNTs/SDS分散液加入到密度梯度柱的顶端，在离心力为150000‑250000g下超速离心10‑20h，经过离心后，离心管中出现不同的色带，用微量移液管将不同色带的SWNT溶液取出，用聚四氟乙烯滤膜过滤，并用乙醇进行充分洗涤则可得到单一手性半导体性SWNT；（3）场效应晶体管的制备将制备所得的单一手性半导体性SWNT重新分散在质量分数为1%的SDS水溶液中，并将其旋涂在p型硅片上，运用光刻技术刻蚀源/漏电极区，通过电子束蒸发制备金属源/漏电极将SWNT网络连接起来形成单壁碳纳米管场效应晶体管FET，随后将制得的FET在氩气气氛中220℃下退火，使得金属电极和碳管的接触更好；用Keithley 参数分析仪来表征FET器件的性能；所述p型硅片上覆盖有一层厚300nm的二氧化硅层。