[发明专利]制造薄膜的方法和设备以及制造电子装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造碳纳米管等薄膜的方法和设备以及制造包括上述薄膜 的电子装置的方法。

背景技术

因为具有优异的电学性能和机械性能，碳纳米管(下简称“CNT”) 作为纳米技术的有前途的材料在多个领域预期具有广泛用途，因此业已对 碳纳米管进行了大量基础研究和应用研究。

迄今为止，制造CNT薄膜的方法例如有如下几种：喷涂法，利用超 声波使CNT分散于溶剂(例如乙醇)中，利用喷涂工具将含有分散于该 溶剂的CNT的液体喷涂于基板，然后将溶剂蒸发形成薄膜；朗缪尔-布罗 杰特(LB)方法，将由经增溶的CNT制成的膜铺展到水表面上，之后， 重复进行将基板以垂直于表面的方向浸入水中并将其从中拉出的操作，以 便形成薄膜；涂覆法，将含有CNT的溶液涂覆到基板上；过滤法，将处 于溶液中的CNT均匀沉积在过滤器上然后再转移到基板上。

此外，名称为“制造含CNT薄膜及含CNT涂层的方法(Method for Manufacturing CNT-Containing Film and CNT-Containing Coating)”的日本 专利No.3665969公开了以下技术内容(参见权利要求1和第[0013]段)。

在制造含CNT涂层薄膜的方法中，先将至少含有CNT和溶剂的第一 分散液施加到基板表面，之后除去第一分散液的溶剂使CNT形成三维网 络结构，然后施加至少含有树脂和溶剂的第二分散液使其渗透进入CNT 的三维网络结构中。

利用上述日本专利No.3665969公开的方法形成的薄膜具有优异的导 电性和透明性，甚至在CNT含量很低时也是如此。在优选实施方式中， 薄膜中CNT的含量大约在0.001-1重量％之间。更优选地，薄膜中CNT的 含量大约在0.01-0.1重量％之间。由此，可以同时获得优异的透明性和低 的混浊度。

此外，名称为“CNT薄膜制造方法，电子元件制造方法，结构体制造 方法，和气泡形成方法(Manufacturing Method of CNT Thin Film， Manufacturing Method of Electronic Element，Manufacturing Method of Thin Film，Manufacturing Method of Structural Body，and Forming Method of Air Bubble)”的日本未审查专利申请No.2006-298715公开了以下技术内容 (参见[0006]段)。

当含有表面活性剂的CNT分散液被制备好之后，将空气送入其中形 成气泡，并使气泡沉积在基板上，由此可形成与相关方法相比均匀性更优 异、厚度更小的CNT薄膜，并可提高薄膜厚度的可控制性。

其原因被认为是存在于形成气泡表面层并由CNT分散液形成的膜中 的CNT被沉积在基板上，从而形成CNT膜。

另外，S.J.Kang等人的文章″High-performance electronics using dense， perfectly aligned arrays of single-walled carbon″，Nature Nanotechnology，2，pp 230-236(2007)(FABRICATION OF NANOTUBE ARRAYS AND DEVICES) 公开了利用化学气相沉积法(CVD)形成单壁碳纳米管阵列(SWCNT) 的方法。

另外，在G.Yu等人的文章″Large-area blown bubble films of aligned nanowires and carbon nanotubes″，Nature Nanotechnology，2，pp.372-377和 Fig.1(2007)中，公开了一种吹泡薄膜(BBF)方法，其包括三个基本步 骤：(1)制备具有稳定和受控的浓度的纳米线或纳米管的聚合物分散液 (环氧分散液)，(2)在受控的压力和膨胀速率下利用圆形模具使所述聚 合物分散液膨胀从而扩展气泡，和(3)将所述气泡转移到基板或开放框架 结构体上。