[发明专利]定向单壁碳纳米管阵列为沟道的场效应晶体管及制作方法

摘要

一种定向单壁碳纳米管阵列为沟道的场效应晶体管及制作方法，在位于基底上的有序单壁碳纳米管阵列层的两侧通过光刻曝光分别制成源、漏极，再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。本发明通过改变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

1.一种定向单壁碳纳米管阵列为沟道的场效应晶体管，其特征在于，由上而下依次包括栅极层、介质层和源漏极层，其中：源漏极层中的源极和漏极之间设有有序单壁碳纳米管阵列层；所述的源、漏极以及栅极，为Au、Pt、Pd、Ti或Cu制成，其中源、漏极为对电极；所述的场效应晶体管，通过在位于基底上的有序单壁碳纳米管阵列层的两侧通过光刻曝光分别制成源、漏极，再在顶部依次光刻曝光和磁控溅射得到介质层和栅极，实现场效应晶体管的制备；所述的有序单壁碳纳米管阵列层，首先使用H2SO4和H2O2混合液先对基底表面进行亲水化处理，然后用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)溶液浸泡表面亲水化处理后的基底，再将处理后的基底浸泡在SWCNT水溶液中，通过SWCNT和APTES上的氨基基团之间的静电力作用使得SWCNT被自组装在基底上；所述的APTES溶液中APTES和乙醇的体积比为1：5；所述的SWCNT水溶液是指：浓度分别为0.5g/mL的单壁碳纳米管、0.1wt％的胆酸钠和0.9wt％的十二烷基硫酸钠；所述的碳纳米管，直径为0.9～1.8nm，长度为2～5μm；所述的对电极间距离为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，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。