[发明专利]一种薄膜晶体管、其制作方法及相应装置

说明书

本发明涉及一种薄膜晶体管、其制作方法及相应装置，用以解决现有技术中薄膜晶体管，其有源层采用一定直径分布的碳纳米管组成随机网络来形成空间分布均匀的薄膜，需要采用贵金属作为碳纳米管的源漏极，制作成本较高的问题。该薄膜晶体管包括：源电极，漏电极，以及由至少三种不同直径的碳纳米管构成的有源层；构成有源层沟道区域的碳纳米管的直径值最小；分别与源电极和漏电极接触的碳纳米管的直径相同且直径值最大；在最小直径的碳纳米管和最大直径的碳纳米管之间设置有至少一种不同直径的碳纳米管。本发明中三种直径的碳纳米管的价带形成阶梯，形成的能级缓冲层有利于空穴从电极到沟道的注入，进而可以采用普通金属作为源漏极，降低了制作成本。

技术领域

本发明涉及显示器技术领域，特别涉及一种薄膜晶体管、其制作方法及相应装置。

背景技术

目前，碳纳米管自被发现以来，一直得到学术界和工业界的广泛关注和研究。碳纳米管由于其优异的电学性能，良好的导热性和机械强度等特性，被广泛应用在显示，传感器，RF电路，柔性电路等领域，且展示出了巨大的应用潜能。

现有技术中将碳纳米管应用到薄膜晶体管方面，主要采用碳纳米管作为有源层材料，其碳纳米管的直径范围一般在1.2nm-1.6nm之间，即有源层采用一定直径分布的碳纳米管组成随机网络来形成空间分布均匀的薄膜。由于碳纳米管的能级带隙与碳纳米管的直径之间有反比的关系，因而碳纳米管的能级带隙可以近似估算为0.7/d(eV)。直径1.2nm-1.6nm的碳纳米管与金属接触的势垒较高，对于本征碳纳米管而言，碳纳米管与金属接触的肖特基势垒金属一侧的势垒高度的具体估算公式为：其中，q为单位电荷电量，为金属到半导体的接触电势差，Eg为碳纳米管的能级带隙，χ为碳纳米管的电子亲合势，Wm为金属的功函数；Eg近似等于0.7/d(eV)。为了保证薄膜晶体管低的金属接触电阻和的器件正常工作，目前的现有技术中，通常需要采用Pd，Au等贵金属作为碳纳米管的接触金属(即源漏极)来构建薄膜晶体管，制作成本较高。另外，如果简单的只将接触区域的碳纳米管直径换成大直径的碳纳米管来降低金属-碳纳米管接触势垒高度，两种半导体型碳纳米管会形成半导体异质结构，载流子从大直径到小直径碳纳米管注入面临较高势垒的问题，载流子从电极到沟道的注入仍然很困难。

综上所述，现有技术中的薄膜晶体管，其有源层采用一定直径分布的碳纳米管组成随机网络来形成空间分布均匀的薄膜，需要采用贵金属作为碳纳米管的源漏极，制作成本较高。

发明内容

本发明提供一种薄膜晶体管、其制作方法及相应装置，用以解决现有技术中的薄膜晶体管，其有源层采用一定直径分布的碳纳米管组成随机网络来形成空间分布均匀的薄膜，需要采用贵金属作为碳纳米管的源漏极，制作成本较高的问题。

基于上述问题，本发明实施例提供了一种薄膜晶体管，包括：源电极，漏电极，以及由至少三种不同直径的碳纳米管构成的有源层；其中，

构成所述有源层的沟道区域的碳纳米管的直径值最小；

分别与所述源电极和所述漏电极接触的碳纳米管的直径相同、且直径值最大；

在最小直径的碳纳米管和最大直径的碳纳米管之间设置有至少一种不同直径的碳纳米管。

本发明中有源层包括至少三种不同直径的碳纳米管，与源漏极接触的碳纳米管的直径最大，构成有源层沟道区域的碳纳米管的直径最小，两者之间还设置有不同直径的碳纳米管，即三种直径的碳纳米管按照直径大小排列，三种直径的碳纳米管的价带形成阶梯，中间直径的碳纳米管可以作为能级缓冲层，更有利于空穴从电极到沟道的注入，进而本发明只需要采用普通金属作为源漏极，即可保证薄膜晶体管能够正常工作，降低了制作成本。

较佳的，所述最小直径的碳纳米管为构成所述有源层的一整层结构，所述最大直径的碳纳米管与所述至少一种不同直径的碳纳米管在垂直方向的投影重合。