一种针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备和去除方法技术

本申请公开一种针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备和去除方法，涉及半导体技术领域。本申请提供一种针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，该去除设备包括可开闭的处理腔室、承载台、加热组件、降温组件和总控器；处理腔室具有出气口、第一进气口和第二进气口，或，处理腔室具有出气口和第一进气口，第一进气口用于向处理腔室内部通入保护气体，第二进气口用于使处理腔室与外界大气可断开的连通，出气口用于排出处理腔室内原有气体；承载台位于处理腔室中，用于承载具有碳纳米管的产品；加热组件用于加热位于承载台上的产品；降温组件用于向处理腔室中通入降温气体以冷却纳米管；总控器分别与加热组件、降温组件通信连接。降温组件通信连接。降温组件通信连接。

【技术实现步骤摘要】
一种针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备和去除方法


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备和去除方法。

技术介绍

[0002]碳纳米管是碳基电路的核心材料。与传统的硅基器件相比，利用碳纳米管制备的器件具有高载流子迁移率、高热导率等优势，是业内研发的热点。然而，为了使碳纳米管在制备过程中可以均匀分散不团聚、高选择性地获得纯净的半导体或金属性碳纳米管，常用方法是使用有机物作为分散剂对碳纳米管进行包覆，例如聚咔唑(PCZ)等有机物。然而，在后续器件制备过程中发现，碳纳米管表面残留的有机物会严重影响器件的电学性能与导热率。
[0003]为了减少有机物的影响、提高器件性能进而推进碳纳米管器件的大规模应用，需要在器件制备之前尽量去除残留的有机物。
[0004]现有技术有较大局限性，且效果不理想，如：清洗法只能去除一部分粘附性较弱的有机物；对于常见的芳香族有机物，高温退火法只能减少侧链而较难消除苯环；化学反应法只能降解特定有机物，应用局限。因此，如何有效去除碳纳米管表面残留的有机物是业内亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备和去除方法，该去除设备能够有效去除纳米管表面的有机物。
[0006]第一方面，本申请提供一种针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，该去除设备包括可开闭的处理腔室、承载台、加热组件、降温组件和总控器；处理腔室具有出气口、第一进气口和第二进气口，或，处理腔室具有出气口和第一进气口，第一进气口用于向处理腔室内部通入保护气体，第二进气口用于使处理腔室与外界大气可断开的连通，出气口用于排出处理腔室内原有气体；承载台位于处理腔室中，用于承载具有碳纳米管的产品；加热组件用于加热位于承载台上的产品；降温组件位于处理腔室外，并与处理腔室连通，用于向处理腔室中通入降温气体以冷却碳纳米管；总控器分别与加热组件、降温组件连接，以控制加热组件的开启、关闭和加热速率，以及控制降温组件的开启、关闭和降温速率。
[0007]采用该技术方案的情况下，可以先打开处理腔室，将具有碳纳米管的产品放置在承载台上后关闭处理腔室；然后可以通过出气口排出处理腔室内原有气体(该气体一般为外界空气)，并通过第一进气口向处理腔室内通入保护气体，最终使保护气体充斥于处理腔室内；然后，可以在总控器的控制下，按照预设温控波形交替开启和关闭加热组件和降温组件，使产品经过多次交替加热和冷却，产品处于非平衡温度循环中；由于碳纳米管和有机物的热膨胀系数相差较大，因此，在高低温交替循环中，可以利用两者之间的热膨胀系数之差，使有机物脱离碳纳米管的表面，从而可以将有机物从碳纳米管上除去，获得较为纯净的
碳纳米管；当按照预设温控波形完成高低温交替循环后，可以利用控制器关闭加热组件和降温组件。然后打开第一进气口或第二进气口，使外界空气进入处理腔室中，当处理腔室的内外气压一致后，打开处理腔室，将产品取出。综上可知，本申请提供的去除设备能够有效去除碳纳米管表面的有机物。
[0008]第二方面，本申请提供一种针对碳碳纳米管表面残留有机物的去除方法，使用上述任一项的针对碳碳纳米管表面残留有机物的去除设备，去除方法包括：
[0009]S1：打开处理腔室，将产品放置在承载台上，然后关闭处理腔室；在该步骤中：
[0010]S2：通过出气口排出处理腔室中的原有气体，然后通过第一进气口向处理腔室中通入预设量的保护气体，以排尽原有气体，并使处理腔室为负压状态，然后停止排出和通入相应气体.
[0011]S3：利用总控器按照预设温控波形交替开启和关闭加热组件和降温组件，使产品被多次交替加热和冷却；
[0012]S4：按照预设温控波形完成对产品的多次加热和冷却后，确认加热组件和降温组件处于关闭状态；
[0013]S5：当处理腔室只有第一进气口时，打开第一进气口，使外界空气进入处理腔室中，以使处理腔室的内外气压一致；
[0014]当处理腔室同时具有第一进气口和第二进气口时，打开第二进气口，使外界空气进入处理腔室中，以使处理腔室的内外气压一致；
[0015]S6：打开处理腔室，取出产品。
[0016]经过以上六步后，产品上的碳纳米管经过多次加热和冷却后，有机物已从碳纳米管上脱离下来。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0018]图1为本申请实施例提供的一种去除装置的示意图；
[0019]图2为对本申请实施例提供的一种去除装置的结构示意图；
[0020]图3为对本申请实施例提供的另一种去除装置的示意图；
[0021]图4为本申请实施例提供的一种去除装置的高温模块的示意图；
[0022]图5为本申请实施例提供的一种去除装置的控制波形示意图。
[0023]附图标记：
[0024]1‑
处理腔室，11
‑
第一进气口，12
‑
第二进气口，
[0025]2‑
抽气组件，3
‑
承载台，
[0026]4‑
加热组件，41
‑
激光器，42
‑
卤素灯，43
‑
红外灯，44
‑
聚焦透镜，45
‑
分控器，
[0027]5‑
降温组件，51
‑
通气管，52
‑
气源装置，53
‑
开关阀，54
‑
流量控制阀，55
‑
喷枪；
[0028]6‑
总控器，7
‑
温度感应装置，81
‑
第一位置调节器，82
‑
第二位置调节器，83
‑
第三位置调节器，9
‑
产品。
具体实施方式
[0029]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0030]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0031]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，包括可开闭的处理腔室、承载台、加热组件、降温组件和总控器；所述处理腔室具有出气口、第一进气口和第二进气口，或，所述处理腔室具有所述出气口和所述第一进气口，所述第一进气口用于向所述处理腔室内部通入保护气体，所述第二进气口用于使所述处理腔室与外界大气可断开的连通，所述出气口用于排出所述处理腔室内原有气体；所述承载台位于所述处理腔室中，用于承载具有碳纳米管的产品；所述加热组件用于加热位于所述承载台上的所述产品；所述降温组件位于所述处理腔室外，并与所述处理腔室连通，用于向所述处理腔室中通入降温气体以冷却所述纳米管；所述总控器分别与所述加热组件、所述降温组件连接，以控制所述加热组件的开启、关闭和加热速率，以及控制所述降温组件的开启、关闭和降温速率。2.根据权利要求1所述的针对所述碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，还包括抽气组件和/或充气组件，所述抽气组件与所述出气口连通，所述充气组件与所述第一进气口连通。3.根据权利要求2所述的针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，所述抽气组件包括机械真空泵和/或分子真空泵。4.根据权利要求1所述的针对所述碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，还包括温度感应装置，所述温度感应装置设置于所述承载台上，以检测所述产品的温度；所述温度感应装置与所述总控器连接，以将温度信号传送给所述总控器。5.根据权利要求4所述的针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，所述温度感应装置包括热电偶温度传感器、热电阻温度传感器和电容式温度传感器中的至少一者。6.根据权利要求4所述的针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，所述温度感应装置位于所述承载台的承载面上，或位于所述承载台的内部。7.根据权利要求1所述的针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，还包括安装在所述承载台上的固定装置，所述固定装置用于将所述产品可解除地固定在所述承载台上。8.根据权利要求7所述的针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，所述固定装置包括真空吸盘、静电吸盘、磁力吸附件和紧固件中的至少一种。9.根据权利要求1所述的针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，还包括安装在所述处理腔室中的第一位置调节器，所述承载台安装在所述第一位置调节器上；所述第一位置调节器为手动调节器，和/或，所述第一位置调节器为能够与所述总控器通信连接的电动调节器。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，所述加热组件包括加热源，所述加热源包括激光器、卤素灯和红外灯中的至少一种。11.根据权利要求10所述的针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，所述加热组件还包括聚焦透镜，
当所述加热源包括激光器时，所述激光器位于所述处理腔室内，所述聚焦透镜安装在所述激光器的朝向所述承载台的一侧；当所述加热源包括卤素灯时，所述卤素灯位于所述处理腔室内，所述聚焦透镜安装在所述卤素灯的朝向所述承载台的一侧；当所述加热源包括红外灯时，所述红外灯位于所述处理腔室内，所述聚焦透镜安装在所述红外灯的朝向所述承载台的一侧。12.根据权利要求10所述的针对碳纳米管表面残留有机物的去除设备，其特征在于，所述卤素灯位于所述处理腔室外，朝向所述承载台发射光线，被所述光线所穿过的所述处理腔室的侧壁为透明材质；和/或，所述红外灯位于所述处理腔室外，朝...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杨，王盛凯，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：