[发明专利]一种制备半导体性碳纳米管阵列薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种制备半导体性碳纳米管阵列薄膜的方法，属于碳纳米管电子学领域。本方法包括：取半导体性碳纳米管，溶解于易挥发有机溶剂中，得半导体性碳纳米管溶液；取与上述易挥发有机溶剂不互溶的第一溶剂，加入到半导体性碳纳米管溶液中，混匀后静置，待第一溶剂在碳纳米管溶液上形成清晰的两相界面后脱泡，得两相溶液；取基底，清洗烘干后，垂直浸入两相溶液中，再将基底从两相溶液中垂直拉出；清洗、吹干基底，得半导体性碳纳米管阵列薄膜。本发明制备的半导体性碳纳米管阵列薄膜，定向一致，排列均匀，重复性好，阵列密度高达100‑200根/μm，可提高碳纳米管器件的驱动电流等性能，推动碳纳米管阵列的产业化应用。

技术领域

本发明涉及一种制备半导体性碳纳米管阵列薄膜的方法，属于碳纳米管电子学领域。

背景技术

半导体性碳纳米管(SWNTs)具有优异的电学、热学和力学性能，兼容传统半导体工艺和新型印刷电子工艺，在未来电子学领域具有广阔的应用前景。

半导体性碳纳米管阵列薄膜可用作电子元器件的沟道材料，不仅消除了金属性碳管对于开关比的不利影响，而且消除了碳管网络薄膜中碳管-碳管结对于载流子迁移率的不利影响，在高性能逻辑电子、射频电子等方面极具应用价值。

目前制备碳纳米管阵列主要采用两种方法。一种是气相沉积法(CVD)直接合成碳纳米管阵列，但是该方法制备的碳管阵列中金属性碳纳米管含量1％，不利于器件的开关比；二是通过悬浮蒸发自组装法(FESA)制备碳纳米管阵列，但该方法得到的碳纳米管阵列排列易受空气、水面波动的影响，且碳管密度一般为30-60根/μm，限制了器件的驱动电流。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种制备半导体性碳纳米管阵列薄膜的方法。与现有技术相比，本发明制备的半导体性碳纳米管阵列薄膜，定向一致，排列均匀，重复性好，阵列密度高(100-200根/μm)，可提高碳纳米管器件的驱动电流等性能，推动碳纳米管阵列的产业化应用。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种制备半导体性碳纳米管阵列薄膜的方法，包括：

1)取半导体性碳纳米管，通过超声破碎溶解于易挥发有机溶剂中，得到半导体性碳纳米管溶液；

2)取与上述易挥发有机溶剂不互溶的第一溶剂，将第一溶剂缓慢加入到1)制备的半导体性碳纳米管溶液中，混合均匀后静置，待第一溶剂在半导体性碳纳米管溶液上形成清晰的两相界面后脱泡，得两相溶液；

3)取基底，经丙酮、异丙醇清洗，并高温烘干后，垂直浸入2)所得的两相溶液中,再将基底从两相溶液中垂直拉出，至完全拉出液面后停止；

4)使用有机溶剂清洗基底，并用高纯度气体吹干，得到半导体性碳纳米管阵列薄膜。

本发明一种制备半导体性碳纳米管阵列薄膜的方法的有益效果是：

本发明制备半导体性碳纳米管阵列薄膜的方法，条件简单，操作方便，可控性好，重复性高，可连续制备。通过控制半导体性碳纳米管溶液的浓度、两相溶剂的比例、基底的提拉速度等参数，可有效控制碳管阵列薄膜中的碳管密度，进而调控器件的性能。

与现有技术制备的碳纳米管阵列薄膜相比，本发明提供的方法制备的碳纳米管阵列薄膜中没有金属性碳纳米管，且排列均匀，阵列密度高，可显著增大碳管器件的开关比，提高载流子迁移率，提高器件驱动电流。同时该方法可适用于大面积、均匀碳纳米管阵列的制备，有助于推动了碳纳米管阵列的应用发展。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，在1)中，所述半导体性碳纳米管的纯度≥99.99％。

采用上述进一步方案的有益效果是限定半导体性碳纳米管的纯度≥99.99％，能够使后续器件的性能更加优异。