[发明专利]单极性N型或P型碳纳米管晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种单极性薄膜晶体管，包括

至少第一电介质层；

至少一个碳纳米管有源层，其至少一部分与所述至少第一电介质层接触；

至少一个栅极电极，使得所述至少第一电介质层插入在一个碳纳米管有源层和所述至少一个栅极电极之间；

至少漏极和源极电极，设置在所述至少一个碳纳米管有源层之上或之下

至少一个n+或p+的掺杂层，设置在所述至少一个碳纳米管有源层与所述漏极和源极电极之间，使得TFT展现出单极性特性。

2.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述掺杂层是n+掺杂的，使得所述掺杂层消除所述TFT中的P型电荷载流子注入和输运，以使得所述TFT表现出N型性质。

3.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述掺杂层是p+掺杂的，使得所述掺杂层消除所述TFT中的N型电荷载流子注入和输运，以使得所述TFT表现出P型性质。

4.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述掺杂层由非晶材料、微晶材料或多晶材料中的一种形成，所述非晶材料、微晶材料或多晶材料选自以下项的组：硅、镓的砷化物和磷化物以及镉的碲化物和硫化物；并且其中该材料掺杂有选自磷、砷、锑、铋、锂、铍、锌、铬、锗、镁、锡、锂和钠、磷化氢和乙硼烷的组中的物质。

5.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述至少第一电介质层由选自包括无机和有机材料、氧化物、氮化物和氮氧化物的组中的材料形成。

6.根据权利要求5所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述至少第一电介质层选自HfO_x、SiNx、SiOx、TaOx、AlOx、Y₂O₃和Si(ON)x的组。

7.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述漏极和源极电极是由以下材料中的一种或多种形成的单层或多层结构：Cu、Al、Ag、Mo、Cr、Nd、Ni、Mn、Ti、Ta或W。

8.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述碳纳米管有源层由双壁碳纳米管或单壁碳纳米管中的一种形成。

9.根据权利要求8所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述单壁碳纳米管是具有选自(6、4)、(9、1)、(8、3)、(6、5)、(7、3)、(7、5)、(10、2)、(8、4)、(7、6)、(9、2)的指数的高纯度单手性单壁碳纳米管及其混合物。

10.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述至少一个栅极被配置为顶部栅极。

11.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，所述至少一个栅极被配置为底部栅极。

12.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，还包括与所述单极性薄膜晶体管的其余元件成支撑关系的衬底。

13.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述晶体管的开关比大于1E7。

14.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述晶体管的迁移率大于10cm²/Vs。

15.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述有源层可以包括碳纳米管的网络或碳纳米管的对齐且组织的片中的一种。

16.根据权利要求1所述的单极性薄膜晶体管，其中，所述掺杂层由离子注入的碳纳米管材料形成。