一种制备半导体性碳纳米管准阵列薄膜的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110993793A(43)申请公布日2020.04.10(21)申请号201911243407.6(22)申请日2019.12.06(71)申请人中国科学院空间应用工程与技术中心地址100094北京市海淀区邓庄南路九号(72)发明人曹宇白兰(74)专利代理机构北京轻创知识产权代理有限公司11212代理人王丹(51)Int.Cl.H01L51/30(2006.01)H01L51/05(2006.01)H01L51/40(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图3页(54)发明名称一种制备半导体性碳纳米管准阵列薄膜的方法(57)摘要本发明涉及一种制备半导体性碳纳米管准阵列薄膜的方法，属于碳纳米管领域。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，得到半导体性碳纳米管溶液；取基底，经清洗、烘干后，垂直浸入去离子水中，且仅留出够夹持基底的部分于水面上，此时在基底、去离子水和空气交界处形成三相界面；向三相界面处持续供应半导体性碳纳米管溶液的液滴或喷雾，并将基底从去离子水中垂直拉出；清洗基底，并用高纯度气体吹干，得到半导体性碳纳米管准阵列薄膜。与现有碳纳米管网络薄膜相比，本发明制备的半导体性碳纳米管准阵列薄膜，呈局部方向性排布的碳管数量为40％-90％，减少了碳管-碳管结的数量，减小了碳纳米管薄膜电阻，提高了载流子迁移率。CN110993793ACN110993793A权利要求书1/1页1.一种制备半导体性碳纳米管准阵列薄膜的方法，其特征在于，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)取基底，经丙酮、异丙醇清洗，并高温烘干后，垂直浸入去离子水中，且仅留出够夹持基底的部分于水面之上，此时在基底、去离子水和空气交界处形成三相界面；3)向2)所得三相界面处持续供应1)所得半导体性碳纳米管溶液的液滴或喷雾，并将基底从去离子水中垂直拉出，提拉基底至完全拉出水面后，停止供应半导体性碳纳米管溶液；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准阵列薄膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在1)中，所述半导体性碳纳米管的纯度≥99.99％；所述超声破碎的功率为30-60W，时间为1-5min；所述易挥发有机溶剂包括氯仿和三氯乙烷中的任意一种或两种的混合物；所述半导体性碳纳米管溶液的浓度为0.5-10.0μg/mL。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在2)中，所述基底包括疏水性或亲水性硅/二氧化硅衬底、ST切向或Z切向的石英衬底和聚合物薄膜柔性衬底中的任意一种；所述高温烘干的温度为60-120℃，时间为10-60min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在3)中，所述液滴采用微量进样器产生，所述喷雾采用超声喷雾器产生。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述微量进样器的针头选择平头、尖头或弯头。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述超声喷雾器或所述微量进样器距离所述三相界面的距离为2-5mm，且与水平面的倾斜角度为20-70°。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，在3)中，所述半导体性碳纳米管溶液的供给速度为100-500μL/min。8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，在3)中，所述基底从去离子水中拉出的速度为1-20mm/min。9.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，在4)中，所述有机溶剂包括甲苯、二甲苯和四氢呋喃中的任意一种；所述高纯度气体包括高纯度氮气或高纯度空气。10.一种碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，含有权利要求1-9任一项制备的半导体性碳纳米管准阵列薄膜。2CN110993793A说明书1/7页一种制备半导体性碳纳米管准阵列薄膜的方法技术领域[0001]本发明涉及一种制备半导体性碳纳米管准阵列薄膜的方法，属于碳纳米管技术领域。背景技术[0002]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。[0003]半导体性碳纳米管以网络或阵列两种形式构成薄膜。其中，碳纳米管网络薄膜可作薄膜晶体管(TFTs)的沟道，不仅消除了金属性碳管对于开关比的不利影响，还展示出较高的载流子迁移率，在显示驱动、传感器界面电路等方面极具应用价值。然而，碳纳米管网络薄膜中存在大量碳管-碳管结，构成载流子输运势垒，降低了载流子迁移率，限制了器件的最终性能。[0004]碳纳米管阵列薄膜由于不存在碳管-碳管结，因而具有较高的载流子迁移率。但是，直接合成的碳纳米管阵列中存在金属性碳纳米管，器件无法完全关断；通过自组装高纯度半导体性碳纳米管溶液得