碳纳米管构筑多沟道场效应晶体管-上海交通大学.PDF

1156 中国科学 E 辑 工程科学 材料科学 2005, 35( 11): 1156~1165 碳纳米管构筑多沟道场效应晶体管* ** *** 陈长鑫 张亚非 (上海交通大学微纳科学技术研究院微米/纳米加工技术国家重点实验室, 薄膜与微细技术教育部 重点实验室, 上海 200030) 摘要 利用功能分子对碳纳米管表面进行了修饰改性, 结合交变电场操纵排 布的方法在金属电极之间定向排布单壁碳纳米管(SWNTs), 实现了多条 SWNTs 并联于场效应晶体管的源漏电极之间, 构成场效应晶体管的多条导电沟道. 该方 法避免了SWNTs 间的缠绕, 基本上可使SWNTs 在源漏电极之间相互分开和平行 排列. 实验结果表明, 在高挥发性的有机溶剂中排布可减少源漏电极周围的残留 物, 起到提纯SWNTs 原料的作用. 关键词 多沟道 碳纳米管 场效应晶体管 定向排布 跨导 随着微电子器件集成度的提高, 纳米电子学已成为目前研究的热点. 碳纳米 管因其准一维纳米结构和优良的电学性能有望替代硅成为下一代微电子领域的 [1] 理想材料 , 其最重要的应用之一就是它们可以用来制作场效应晶体管(FET). [2~6] 单条的碳纳米管已被作为连接源漏电极的导电沟道来构成碳纳米管场效应管 . 然而, 目前还没有办法检查和筛选出完全没有缺陷的碳纳米管, 有部分碳纳米管 上存在严重缺陷, 利用单条碳纳米管作为连接源漏电极的导电沟道来构成场效 应管时, 这些缺陷有可能引起器件的失效, 降低了器件的成品率, 尤其无法应用 于集成电路, 在使用中影响整个电路的正常工作, 因而单条碳纳米管FET 很难在 实际中应用. 而采用多条碳纳米管作为导电沟道将有效地避免这一问题, 多条碳 纳米管构成的导电沟道只要有一条能正常工作器件就不会失效, 这样提高了器 件制作的成功率, 也使器件运行的稳定性和可靠性得到很大提高. 并且, 在制作 多沟道场效应晶体管时, 通过变化碳纳米管沟道的数量, 可调节输出电流和跨导, 相当于起到了类似于传统 Si FET 增大栅宽的效果, 从而适应集成电路中不同驱 2005-04-03 收稿, 2005-07-15 收修改稿 * 国家自然科学基金(批准号: 上海科委重点科技项目(0452nm056)和国家重点基础研究973 计划项目(2006CB300406)资助 ** E-mail: chen.c.x@263.net *** E-mail: yfzhang@ SCIENCE IN CHINA Ser. E Engineering Materials Science 万方数据 第 11 期 陈长鑫等: 碳纳米管构筑多沟道场效应晶体管