[发明专利]碳纳米管场效应管的制备方法、制备装置及电子器件

说明书

本公开提供了一种碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法，其特征在于，该方法包括：在碳纳米管薄膜场效应晶体管的源漏接触电极形成之前，通过含氢等离子体去除碳纳米管薄膜的表面的高分子聚合物，以减小碳纳米管薄膜场效应晶体管的关态电流及亚阈值摆幅。

技术领域

本公开涉及一种碳纳米管场效应管的制备方法、制备装置及电子器件。

背景技术

场效应晶体管(Field Effect Transistor，缩写FET)，简称场效应管，利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件，并以此命名。与电子和空穴同时参与导电的双极型晶体管不同，场效应晶体管由多数载流子参与导电，也称为单极型晶体管。它属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高(107～1015Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。

基于碳纳米管薄膜的场效应晶体管和电路是近年来纳米科技领域中的热点，如何进一步缩小碳纳米管薄膜场效应晶体管的特征尺寸正面临着严重的挑战。其中，如何有效地减小碳纳米管薄膜场效应晶体管的关态电流和亚阈值摆幅(Subthreshold Swing，缩写SS)是缩小器件尺寸和提高电路集成度的关键。其中，关态电流实际上是器件的漏电流，其影响器件功耗的大小，由器件本身性质决定；亚阈值摆幅是指使源漏电流变化一个量级所需要施加的栅电压增量，其大小描述了关断的速度，亚阈值摆幅越小，意味着晶体管的关断越快。

碳纳米管薄膜制备过程中需要缠绕高分子聚合物在碳纳米管表面，由于聚合物具有弱导电性，从而引起了较大的关态电流和亚阈值摆幅。因此，如何有效地去除聚合物正成为进一步缩小器件尺寸和提高电路集成度的关键。

发明内容

为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供了一种碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法、制备装置及电子器件。

根据本公开的一个方面，一种碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备方法，其包括：在碳纳米管薄膜场效应晶体管的源电极和漏电极形成之前，通过含氢等离子体去除碳纳米管薄膜的表面的高分子聚合物，以减小碳纳米管薄膜场效应晶体管的关态电流及亚阈值摆幅。

根据本公开的至少一个实施方式，通过含氢等离子体去除碳纳米管薄膜表面的高分子聚合物的步骤包括：将碳纳米管薄膜置于真空反应腔室中；在真空反应腔室中提供含氢等离子体；以及使含氢等离子体与碳纳米管薄膜表面的高分子聚合物反应，来去除高分子聚合物。

根据本公开的至少一个实施方式，在真空反应腔室中提供含氢等离子体的步骤包括：向真空反应腔室提供能够被激发出含氢等离子体的气体。

根据本公开的至少一个实施方式，向真空反应腔室分别通入惰性气体和氢气；或者通入惰性气体和氢气的混合气体；或者通入氨气；或者分别通入氟化氮气体和氢气；或者通入氟化氮和氢气的混合气体。

根据本公开的至少一个实施方式，通过电感耦合、电容耦合或回旋电子共振来激发真空反应腔室通入的气体，以产生含氢等离子体，使得含氢等离子体还原高分子聚合物，形成可挥发性还原反应产物。

根据本公开的至少一个实施方式，真空腔室的真空度小于500毫托。

根据本公开的至少一个实施方式，真空反应腔室的处理温度为室温至200摄氏度。

根据本公开的另一方面，一种碳纳米管薄膜场效应晶体管的制备装置，其包括：真空反应腔室，用于在碳纳米管薄膜场效应晶体管的源电极和漏电极形成之前，容纳碳纳米管薄膜；气体通入装置，用于向真空反应腔室中通入惰性气体和氢气；或者通入惰性气体和氢气的混合气体；或者通入氨气；或者分别通入氟化氮气体和氢气；或者通入氟化氮和氢气的混合气体；以及激发装置，用于激发真空反应腔室通入的气体，以产生含氢等离子体，其中，通过含氢等离子体去除碳纳米管薄膜表面的高分子聚合物，以减小碳纳米管薄膜场效应晶体管的关态电流及亚阈值摆幅。