[发明专利]形成单层纳米结构的方法和器件以及包含这种单层的器件

说明书

本申请是2005年6月7日提交的中国申请号为200580018709.3(国际申请号为PCT/US2005/020104)、发明名称为“形成单层纳米结构的方法和器件以及包含这种单层的器件”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请是一个非临时的应用专利申请，它要求以下现有临时专利申请的优先权和权益：David L.Heald等于2005年4月13日提交的题为“METHODS AND DEVICES FOR FORMING NANOSTRUCTURE MONOLAYERS AND DEVICES INCLUDING SUCH MONOLAYERS”的USSN 60/671134；Jeffery A.Whiteford等于2004年6月8日提交的题为“POST-DEPOSITION ENCAPSULATION OF NANOCRYSTALS：COMPOSITIONS，DEVICES AND SYSTEMS INCORPORATING SAME”的USSN 60/578236，以及Jeffery A.Whiteford等于2004年11月30日提交的题为“POST-DEPOSITION ENCAPSULATION OF NANOSTRUCTURES：COMPOSITIONS，DEVICES AND SYSTEMS INCORPORATING SAME”的USSN 60/632570，它们均全文参考参考结合于本文，以满足各种目的。

技术领域

本发明主要涉及纳米技术领域。更具体地，本发明涉及形成(例如)预定尺寸和/或处于预定位置的纳米结构阵列，例如单层阵列的方法和器件，还涉及包含这种纳米结构阵列的器件(例如存储器)。

背景技术

单层纳米结构(例如量子点)可用作许多光电子器件，如LED和存储器的元件(例如，可参见Flagan等题为“Aerosol silicon nanoparticles for use in semiconductor device fabrication”的USPN 6586785)。产生这种单层的方法包括通过分子束外延生长法生在固体上原位生长量子点，以及利用量子点上的脂族表面活性剂与沉积在量子点上的芳族共轭有机材料之间的相分离[Coe等(2002)“Electroluminescence from single monolayers of nanocrystals in molecular organic devices”Nature 450：800-803]。然而，前一技术很难放大，不能形成大量单层，而后一技术产生的纳米结构层嵌入在厚有机基质当中或位于该基质之上，这种基质的存在对于许多器件制造过程来说是不利的。

因此，需要能够简单并可重现形成单层纳米结构的方法。除了其他方面之外，本发明还提供了这种方法。通过研究以下内容，将能获得对本发明的完整理解。

发明内容

本文描述了形成纳米结构阵列或对纳米结构阵列形成图形的方法，所述纳米结构阵列是如有序或无序的单层阵列。所述方法涉及在含有纳米结构缔合基团的涂层上形成阵列、用光刻胶形成图案和/或用器件促进形成阵列。所述阵列任选在预定位置形成和/或具有预定的尺寸。还提供了与所述方法相关的器件，以及包含纳米结构阵列的器件。例如，一个方面，本发明提供了包含纳米结构的小单层阵列的存储器。

一类通用实施方式提供了形成纳米结构阵列的方法。所述方法中，提供第一层，该层用含有纳米结构缔合基团的组合物涂覆，从而提供经涂覆的第一层。将一批纳米结构沉积在经涂覆的第一层上，从而使纳米结构与纳米结构缔合基团缔合。除去未与纳米结构缔合基团缔合的任何纳米结构，而纳米结构单层阵列保持与经涂覆的第一层缔合。

第一层可以包含基本上任何所需的材料，包括但不限于介电材料，如氧化物[例如金属氧化物、氧化硅、氧化铪或氧化铝(Al₂O₃)，或这些氧化物的组合]或氮化物。第一层任选沉积在基材上，例如包含半导体的基材。在一类实施方式中，第一层的厚度约为1-10纳米，例如3-4纳米。所述基材可包含源区、漏区和位于源区与漏区之间且在纳米结构单层阵列下面的沟道区；所述方法包括将控制介电层置于每个纳米结构的单层阵列之上，将栅电极置于该控制介电层上面，从而将纳米结构阵列引入晶体管。