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產綜研使用高純度半導體碳納米管成功制造晶體管


來源:技術在線

日本產業技術綜合研究所(產綜研)宣布,成功使用高純度半導體單層碳納米管(SWCNT)制成了晶體管。晶體管的導通/截止比(導通時與截止時的漏極電流之比)為1×105以上,載流子遷移率超過2cm2/Vs。
  產綜研開發了可獲得高濃度SWCNT的技術,并在晶體管制造中采用了該技術。首先,以共軛高分子——聚芴(Polyfluorene,PFO)為分散劑將市售的SWCNT原料粉末分散到溶液中,并連續進行3萬轉/以上的超離心分離后,提取出選擇性分離出來的半導體SWCNT的上層澄清液。在去除PFO之后,將半導體SWCNT溶液涂布在底板上,從而形成半導體SWCNT膜。使用SWCNT薄膜制成的晶體管,成本比較低,非常適于量產,而且容易增大面積。但是,即便是有少許的半導體SWCNT以外的金屬SWCNT及金屬雜質混入的話,也會導致晶體管的性能顯著下降。因此,迫切需要開發出能夠分離和提取高純度半導體SWCNT的技術。
  此次,產綜研為了制成高質量半導體SWCNT薄膜,進行了60分鐘的超離心分離,并將金屬SWCNT等雜質去除至檢測極限以下。而且,還設法去除了超離心分離后殘存在半導體SWCNT分散溶液中的PFO。除了進行過濾、清洗及加熱處理之外,還對采用旋涂等方法實現薄膜化的條件進行了研究。
  在制作薄膜時,為了提高晶體管的特性,采用了介電電泳法,在制作薄膜的同時,統一了任意取向的SWCNT的方向。具體做法是在預制電極對上滴注半導體SWCNT分散液,對電極間施加交流電場,使溶媒蒸發。通過這種方法,能夠使SWCNT向電極之間聚集,同時按照電場方向取向。
  此項研究成果已于08年6月9日刊登在《Applied Physics Letters》雜志的網絡版上。
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