N型薄膜晶体管制造技术

本发明专利技术涉及一种N型薄膜晶体管，其包括一半导体碳纳米管层、一栅极、一源极及一漏极设置于一绝缘基底表面，所述栅极、半导体碳纳米管层依次层叠设置于所述绝缘基底表面，且所述栅极与所述半导体碳纳米管层绝缘设置，所述源极及漏极间隔设置且分别与所述半导体碳纳米管层电连接，其中，进一步包括一功能性介质层及氧化镁层，所述功能性介质层设置于所述半导体碳纳米管层远离绝缘基底的表面；一氧化镁层，所述氧化镁层设置于所述半导体碳纳米管层与栅极之间，并且覆盖所述半导体碳纳米管层靠近所述栅极的表面。

【技术实现步骤摘要】
N型薄膜晶体管
本专利技术涉及一种薄膜晶体管，尤其涉及一种基于氧化镁双功能性介质层的N型薄膜晶体管。
技术介绍
碳纳米管由于其优异的电学、光学和力学性质成为了新一代半导体材料的有力竞争者，目前已经广泛用于薄膜晶体管的制备和研究。科学研究表明，碳纳米管本身表现为本征半导体，但在通常情况下如空气中碳纳米管表现为P型半导体特征，所以容易制备P型薄膜晶体管。但仅有P型薄膜晶体管会极大降低集成电路的相关性能，增加损耗。现有技术中，基于碳纳米管的N型薄膜晶体管的制备方法主要有化学掺杂、选择低功函数金属做电极材料等。然而这些方法也存在一些问题，如使用化学掺杂的方法无法保持器件性能长期稳定，而且存在掺杂扩散污染的潜在缺点；选择低功函数金属做电极材料，对于N型单极性特征表现不明显。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种制备方法简单、性能稳定的N型薄膜晶体管。一种N型薄膜晶体管，其包括一半导体碳纳米管层、一栅极、一源极及一漏极设置于一绝缘基底表面，所述栅极、半导体碳纳米管层依次层叠设置于所述绝缘基底表面，且所述栅极与所述半导体碳纳米管层绝缘设置，所述源极及漏极间隔设置且分别与所述半导体碳纳米管层电连接，其中，进一步包括一功能性介质层及氧化镁层，所述功能性介质层设置于所述半导体碳纳米管层远离绝缘基底的表面；一氧化镁层，所述氧化镁层设置于所述半导体碳纳米管层与栅极之间，并且覆盖所述半导体碳纳米管层靠近所述栅极的表面。与现有技术相比较，本专利技术提供的N型薄膜晶体管具有以下优点：由于半导体碳纳米管层表面分别设置有氧化镁层和功能性介质层，使得所述薄膜晶体管表现出良好的N型单极性且性能稳定。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的N型薄膜晶体管的剖视图。图2为本专利技术第一实施例中半导体碳纳米管层的扫描电镜照片。图3为只沉积氧化镁层的薄膜晶体管的I-V图。图4为只沉积功能性介质层的薄膜晶体管的I-V图。图5为本专利技术第一实施例的N型薄膜晶体管的I-V图。图6为本专利技术第二实施例提供的N型薄膜晶体管的结构示意图。图7为本专利技术第三实施例提供的N型薄膜晶体管的结构示意图。主要元件符号说明N型薄膜晶体管10，20，30绝缘基底100氧化镁层110半导体碳纳米管层120功能性介质层130源极104漏极105栅极140栅极绝缘层150沟道115如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合具体实施例，对本专利技术提供的N型薄膜晶体管，N型薄膜晶体管的制备方法作进一步详细说明。请参阅图1，本专利技术第一实施例提供的N型薄膜晶体管10，包括一氧化镁层110、一半导体碳纳米管层120、一功能性介质层130及一栅极140依次层叠设置于一绝缘基底100的表面，所述氧化镁层110靠近所述绝缘基底100设置，一源极104、一漏极105间隔设置，且分别与所述半导体碳纳米管层120电连接，半导体碳纳米管层120位于源极104及漏极105之间的部分形成沟道115。具体地，所述绝缘基底100起支撑作用，该绝缘基底100的材料不限，可选择为玻璃、石英、陶瓷、金刚石等硬性材料，也可选择塑料、树脂等柔性材料。进一步，所述绝缘基底100为一柔性材料，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺等柔性材料。本实施例中，所述绝缘基底100的材料为柔性材料，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。所述绝缘基底100为设置于绝缘基底100上的元件提供支撑作用。所述氧化镁层110设置于所述绝缘基底100的表面，并与所述半导体碳纳米管层120接触设置。所述氧化镁层110的厚度为1-15纳米。优选地，该氧化镁层110的厚度为1-10纳米。可以理解，当所述氧化镁层110的厚度太小如小于1纳米时，其结构不够致密，从而导致薄膜晶体管的性能飘散；如果所述氧化镁层110的厚度太大如大于15纳米，则薄膜晶体管的调制效率就会降低。本实施例中，所述氧化镁层110的厚度为1纳米。所述氧化镁层110可起到降低半导体碳纳米管层120中空穴数量，并提高半导体碳纳米管层120中电子数量的作用。所述半导体碳纳米管层120夹持并包覆于所述氧化镁层110与所述功能性介质层130之间，且所述半导体碳纳米管层120设置于所述氧化镁层110所覆盖的范围之内，以保证半导体碳纳米管层120能够呈现N型特性。所述半导体碳纳米管层120包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管相互连接形成一连续的导电网络结构。所述半导体碳纳米管层120可为一纯碳纳米管结构，所述纯碳纳米管结构由多个碳纳米管组成，多个碳纳米管的排列方向可以是无序的、无规则的，比如多个碳纳米管交叉、缠绕排列的网状结构。所述半导体碳纳米管层120中多个碳纳米管的排列方向也可以是有序的、有规则的，比如多个碳纳米管沿同一方向排列或分别沿两个方向有序排列。所述半导体碳纳米管层120也可以由碳纳米管膜、碳纳米管线状结构或碳纳米管线状结构与碳纳米管膜的组合构成。所述碳纳米管线状结构可由单根或者多根平行排列的碳纳米管线组成。所述半导体碳纳米管层120可以是一自支撑结构，所谓自支撑是指碳纳米管层不需要大面积的载体支撑，而只要相对两边提供支撑力即能整体上悬空而保持自身层状状态。所述半导体碳纳米管层120也可形成在一绝缘支撑体的表面。所述半导体碳纳米管层120可由单层或多层碳纳米管组成。所述半导体碳纳米管层120整体上表现为半导体性质。所述半导体碳纳米管层120中半导体性碳纳米管所占比例为大于66.7%，优选地，半导体性碳纳米管所占比例为90%-100%，优选地，所述半导体碳纳米管层120由纯半导体性的碳纳米管组成。所述半导体碳纳米管层120可由多根交错排列的单壁碳纳米管组成。该半导体碳纳米管层120中的单壁碳纳米管的直径小于2纳米，单壁碳纳米管的长度为2微米-4微米，该半导体碳纳米管层120的厚度为0.5纳米-2纳米。优选地，该单壁碳纳米管的直径为0.9纳米-1.4纳米。请参阅图2，本实施例中，所述半导体碳纳米管层120是由单层单壁碳纳米管组成，该半导体碳纳米管层120中半导体性碳纳米管所占比例为98%。所述半导体碳纳米管层120中多个单壁碳纳米管交叉、缠绕形成网络结构，该半导体碳纳米管层120中单壁碳纳米管的直径为1.2纳米，即该半导体碳纳米管层120厚度为1.2纳米。所述氧化镁层110直接附着于所述半导体碳纳米管层120靠近绝缘基底100的表面，进一步，所述氧化镁层110连续且直接附着于所述半导体碳纳米管层120表面的面积大于等于80%，从而保证所述半导体碳纳米管层120整体表现出N型特征。进一步，所述半导体碳纳米管层120靠近绝缘基底100的整个表面被所述氧化镁层110覆盖。具体地，所述氧化镁层110连续且直接附着于所述半导体碳纳米管层120暴露出来的表面。进一步，由于所述碳纳米管之间具有空隙，在碳纳米管间的网络空隙处，所述氧化镁层110可填充于所述碳纳米管之间的空隙中，以确保该半导体碳纳米管层120中的碳纳米管与空气完全隔离。所述功能性介质层130直接附着于所述半导体碳纳米管层120远离氧化镁层110的表面，并且覆盖所半导体碳纳米管层120远离绝缘基底100的整个表面。所述功能性介质层130起到绝缘和静电掺杂的作用。具体地，所述“功能性介质层”是指在所述功能性介质层130的结构中存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种N型薄膜晶体管，其包括一半导体碳纳米管层、一栅极、一源极及一漏极设置于一绝缘基底表面，所述栅极、半导体碳纳米管层依次层叠设置于所述绝缘基底表面，且所述栅极与所述半导体碳纳米管层绝缘设置，所述源极及漏极间隔设置且分别与所述半导体碳纳米管层电连接，其特征在于，进一步包括一功能性介质层及氧化镁层，所述功能性介质层设置于所述半导体碳纳米管层远离绝缘基底的表面；一氧化镁层，所述氧化镁层设置于所述半导体碳纳米管层与栅极之间，并且覆盖所述半导体碳纳米管层靠近所述栅极的表面。

【技术特征摘要】
1.一种N型薄膜晶体管，其包括一半导体碳纳米管层、一栅极、一源极及一漏极设置于一绝缘基底表面，所述栅极、半导体碳纳米管层依次层叠设置于所述绝缘基底表面，且所述栅极与所述半导体碳纳米管层绝缘设置，所述源极及漏极间隔设置且分别与所述半导体碳纳米管层电连接，其特征在于，进一步包括一功能性介质层及氧化镁层，所述功能性介质层设置于所述半导体碳纳米管层远离绝缘基底的表面，所述功能介质层起到绝缘和静电掺杂的作用，所述功能性介质层的结构中存在正电荷缺陷，在所述氧化镁层的作用之下可以向所述半导体碳纳米管层引入电子；一氧化镁层，所述氧化镁层设置于所述半导体碳纳米管层与栅极之间，并且覆盖所述半导体碳纳米管层靠近所述栅极的表面。2.如权利要求1所述的N型薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体碳纳米管层包括多个碳纳米管形成一导电网络结构。3.如权利要求1所述的N型薄膜晶体管，其特征在于，所述半导体碳纳米管层的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李关红，李群庆，金元浩，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11