场效应晶体管制造技术

本发明专利技术涉及一种场效应晶体管，其包括一栅极，该栅极的表面设置一绝缘层；一源极及一漏极间隔设置于所述绝缘层的表面并与所述栅极绝缘设置；一根碳纳米管设置于所述绝缘层上方，所述碳纳米管具有相对的第一端和第二端以及位于第一端和第二端之间的中间部，所述碳纳米管的第一端与所述源极接触电连接，所述碳纳米管的第二端与所述漏极接触电连接，且所述碳纳米管的中间部形成有缺陷。本发明专利技术提供的场效应晶体管在高温下能够完全关断，具有高开关比，且高温开关比可大于103。。。

【技术实现步骤摘要】
场效应晶体管


[0001]本专利技术涉及一种场效应晶体管，尤其涉及一种单根碳纳米管的场效应晶体管。

技术介绍

[0002]制备可以在高温环境下稳定工作的器件是高温电子学的核心问题之一，目前通常采用的方法都是使用宽禁带半导体例如氮化镓、碳化硅等材料，不过由于宽禁带半导体本身制备工艺上存在一系列难题，所以这极大地限制高温电子学发展。
[0003]碳纳米管作为新一代半导体材料的有力竞争者之一，有着优异的电子学性能，并且已经被证明可以制造室温场效应晶体管和柔性场效应晶体管，然而尚没有研究其在高温电子学应用的工作。且碳纳米管虽然在高温下依旧保持着优异的电输运性能，比如随温度基本不变的电阻率和高温下较高的迁移率，但是高温下其开关比是较低的，并不适于在高温环境中使用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，确有必要提供一种在高温环境中仍具有高开关比的场效应晶体管。
[0005]一种场效应晶体管，其包括
[0006]一栅极，该栅极的表面设置一绝缘层；
[0007]一源极及一漏极间隔设置于所述绝缘层的表面并与所述栅极绝缘设置；
[0008]一根碳纳米管设置于所述绝缘层上方，所述碳纳米管具有相对的第一端和第二端以及位于第一端和第二端之间的中间部，所述碳纳米管的第一端与所述源极接触电连接，所述碳纳米管的第二端与所述漏极接触电连接，且所述碳纳米管的中间部形成有缺陷。
[0009]与现有技术相比，本专利技术提供的场效应晶体管在高温下能够完全关断，具有高开关比，且高温开关比可大于103；而且，碳纳米管作为一维纳米材料，具有纳米级尺寸，可以进一步降低该场效应晶体管的尺寸。
附图说明
[0010]图1为本专利技术第一实施例所提供的场效应晶体管的结构示意图。
[0011]图2为本专利技术第一实施例所提供的另一种场效应晶体管的结构示意图。
[0012]图3为本专利技术实施例所提供的制备场效应晶体管的工艺流程图。
[0013]图4为本专利技术第二实施例所提供的场效应晶体管的结构示意图。
[0014]图5为本专利技术第二实施例所提供的另一种场效应晶体管的结构示意图。
[0015]图6为本专利技术第三实施例所提供的场效应晶体管的结构示意图。
[0016]图7为本专利技术第三实施例所提供的另一种场效应晶体管的结构示意图。
[0017]图8为碳纳米管两端的偏压升高导致其开关比突然增加的结果图。
[0018]图9为中间部形成有缺陷的碳纳米管的瑞利照片。
[0019]图10为中间部形成有缺陷的碳纳米管的转移特性曲线。
[0020]图11为未形成有缺陷的碳纳米管的能带及在高温下的转移特性曲线。
[0021]图12为形成有缺陷的碳纳米管的能带及在高温下的转移特性曲线。
[0022]图13为高开关比碳纳米管的工作原理图。
[0023]主要元件符号说明
[0024]场效应晶体管
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10、20、30
[0025]栅极
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101、201、301
[0026]绝缘层
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102、202、302
[0027]源极
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103、203、303
[0028]漏极
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104、204、304
[0029]碳纳米管
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105、205、305
[0030]碳纳米管的第一端
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1051、2051、3051
[0031]碳纳米管的第二端
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1052、2052、3052
[0032]碳纳米管的中间部
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1053、2053、3053
[0033]孔
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2021
[0034]第一绝缘层
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3021
[0035]第二绝缘层
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3022
[0036]如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。
具体实施方式
[0037]以下将结合附图及具体实施例详细说明本技术方案所提供的场效应晶体管及其制备方法。
[0038]请参阅图1，本专利技术第一实施例提供一种场效应晶体管10，其包括一源极103、一漏极104、一碳纳米管105、一绝缘层102及一栅极101。所述栅极101通过所述绝缘层102与所述源极103、所述漏极104及所述碳纳米管105绝缘设置。所述源极103与所述漏极104间隔设置。所述碳纳米管105包括相对的第一端1051和第二端1052及位于所述第一端1051和第二端1052之间的中间部1053，所述碳纳米管的第一端1051与所述源极103连接，所述碳纳米管的第二端1052与所述漏极104连接，且所述碳纳米管的中间部1053形成有缺陷。
[0039]具体地，所述栅极101可以为一自支撑的层状结构，或者所述栅极101可以为一设置于一绝缘基板表面的薄膜。所述栅极101的厚度不限，优选为0.5纳米～100微米。所述栅极101的材料为可以为金属、合金、重掺杂半导体(如硅)，铟锡氧化物(ITO)、锑锡氧化物(ATO)、导电银胶、导电聚合物或导电性碳纳米管等，该金属或合金材料可以为铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)、钼(Mo)、金(Au)、钛(Ti)、钯(Ba)或任意组合的合金，优选的，所述栅极101的材料选择耐高温的材料。本实施例中，所述栅极101的材料为金属钯膜，厚度为50纳米。
[0040]所述绝缘层102设置在所述栅极101的表面。所述绝缘层102为一连续的层状结构。所述绝缘层102起到绝缘支撑的作用。所述绝缘层102的材料为绝缘材料，其材料可选择为玻璃、石英、陶瓷、金刚石、硅片等硬性材料或塑料、树脂等柔性材料，优选的，所述绝缘层102选择耐高温的材料。本实施例中，所述绝缘层102的材料为带二氧化硅层的硅晶元片。
[0041]所述源极103和漏极104均由导电材料组成，该导电材料可选择为金属、ITO、ATO、导电银胶、导电聚合物以及导电碳纳米管等。该金属材料可以为铝(Al)、铜(Cu)、钨(W)、钼
(Mo)、金(Au)、钛(Ti)、钯(Ba)或任意组合的合金，优选的，所述源极103和漏极104选择耐高温的材料。所述源极103和所述漏极104也可以为一层导电薄膜。本实施例中，所述源极103和漏极104分别为金属钛膜，该金属钛膜的厚度为50纳米。
[0042]所述碳纳米管105可以通过自身的粘性固定于所述源极极103和所述漏极极104的表面。所述碳纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管，其特征在于，包括：一栅极，该栅极的表面设置一绝缘层；一源极及一漏极间隔设置于所述绝缘层的表面并与所述栅极绝缘设置；一根碳纳米管设置于所述绝缘层上方，所述碳纳米管具有相对的第一端和第二端以及位于第一端和第二端之间的中间部，所述碳纳米管的第一端与所述源极接触电连接，所述碳纳米管的第二端与所述漏极接触电连接，且所述碳纳米管的中间部形成有缺陷。2.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管或双壁碳纳米管。3.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述碳纳米管的中间部形成有碳原子七元环或八元环。4.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述碳纳米管的第一端设置于所述源极的表面，所述碳纳米管的第二端设置于所述漏极的表面，该碳纳米管通过所述源极和所述漏极悬空设置于所述绝缘层的上方。5.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨心翮，柳鹏，姜开利，范守善，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：