[发明专利]一种全单壁碳纳米管场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种全单壁碳纳米管场效应晶体管，其特征在于：以半导体性单壁碳纳米管作为场效应晶体管沟道，以金属性/半导体性单壁碳纳米管混合物作为源电极或漏电极。

2.按照权利要求1所述的全单壁碳纳米管场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）利用离子束辅助沉积法在Si/SiO₂基体上沉积0.02nm-2nm厚的催化剂，所述沉积金属膜后的基体在800-1000℃，在Ar/H₂混合气氛中预处理2-20min形成金属纳米粒子，之后利用Ar载碳氢有机物作为碳源，引发单壁碳纳米管的生长；

（2）利用光刻技术在Si/SiO₂基体上沉积具有碳热反应的金属膜，并在200-700℃预氧化得到金属氧化物膜；

（3）将带有金属氧化物膜的基体与生长有单壁碳纳米管薄膜的基体相对叠放，施加压力，保证两者之间的紧密贴合；在200-500℃空气气氛中，金属氧化物膜与单壁碳纳米管薄膜接触发生碳热反应5-45min之后将两者分开，经酸洗去除残留的金属氧化物；

单壁碳纳米管薄膜中与金属氧化物膜接触的反应区仅留下半导体性单壁碳纳米管作为场效应晶体管沟道，而沟道以外未受影响的单壁碳纳米管作为源电极或漏电极；从而，获得全单壁碳纳米管场效应晶体管。

3.按照权利要求2所述的全单壁碳纳米管场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，催化剂为Fe、Ni或Co，作为表面生长单壁碳纳米管的催化剂。

4.按照权利要求2所述的全单壁碳纳米管场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，形成金属纳米粒子的粒度为1-10nm。

5.按照权利要求2所述的全单壁碳纳米管场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，碳源为乙烯、乙炔或乙醇。

6.按照权利要求2所述的全单壁碳纳米管场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，单壁碳纳米管为表面生长样品，且以单根形式存在。

7.按照权利要求2所述的全单壁碳纳米管场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，利用光刻技术将金属膜化成各种金属线条或图形，并精确控制金属线条的厚度、宽度和间距，金属线条的厚度1-500nm，金属线条的宽度为1-100μm，金属线条的间距为100μm-1mm。

8.按照权利要求2所述的全单壁碳纳米管场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，用浓度为1mol/L的HCl溶液将残留的金属氧化物清洗去除，酸洗去除残留的金属氧化物后，用去离子水将基体洗净，并干燥。

9.按照权利要求2所述的全单壁碳纳米管场效应晶体管的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，具有碳热反应的金属为Ni、Fe、Co或Cu，均用于选择性去除金属性单壁碳纳米管，构建全碳单壁碳纳米管场效应晶体管。