[发明专利]定向/无序复合单层碳纳米管为沟道的场效应管及制作方法

摘要

一种定向/无序复合单层碳纳米管为沟道的场效应管及制作方法，在位于基底上的无序网状的碳纳米管薄膜两侧通过光刻曝光分别制成源、漏极，再在其上表面通过双向电泳排布技术将碳纳米管有序排布制成定向排布碳纳米管阵列，最后在顶部依次光刻曝光和磁控溅射得到栅极和介质层，实现场效应晶体管的制备。本发明采用无序网状与定向排布混合碳纳米管薄膜制备得到的器件具有优良的场效应晶体管开关特性，在室温空气中性能稳定。本发明通过改变无序网状与定向排布复合碳纳米管薄膜的密度、器件的结构尺寸以及掺杂参数，可以自由实现对场效应晶体管性能进行调控。

主权项

1.一种定向/无序复合单层碳纳米管为沟道的场效应管的制作方法，其特征在于，该场效应晶体管由上而下依次包括栅极层、介质层、定向排布碳纳米管阵列和源漏极层，其中：源漏极层中的源极和漏极之间设有无序网状碳纳米管薄膜；所述的制作方法，在位于基底上的无序网状的碳纳米管薄膜两侧通过光刻曝光分别制成源、漏极，再在其上表面通过双向电泳排布技术将碳纳米管有序排布制成定向排布碳纳米管阵列，最后在顶部依次光刻曝光和磁控溅射得到介质层和栅极层，实现场效应晶体管的制备；所述的定向排布碳纳米管阵列，采用双向电泳排布技术制备得到，具体为：在源、漏极之间施加高频正弦交流电压，同时将碳纳米管悬浮液滴在源、漏极之间，使其在交变电场的作用下定向沉积后，通过紫外线进行照射处理；所述的碳纳米管，直径为0.9~1.8nm，长度为2~5μm；所述的源、漏极以及栅极，为Au、Pt、Pd、Ti或Cu制成；所述的源、漏极为对电极，对电极间距离为0.5~5μm；所述的栅极的宽度为0.5~5μm，厚度为100~500nm；所述的光刻曝光，其尺寸为0.5*1μm~5*3μm；所述的光刻曝光，采用两层光刻胶实现，其中：第一层分子量495的PMMA光刻胶，厚度为200nm，第二层分子量950的PMMA光刻胶，厚度为100nm；所述的介质层为二氧化硅、氧化铝或氧化铪，其厚度为50~200nm。