[发明专利]一种用于场效应晶体管的单一手性单壁碳纳米管的分离方法

权利要求书

1. 一种用于场效应晶体管的单一手性单壁碳纳米管的分离方法，其特征在于具体步骤如下：

（1）碘吸附单壁碳纳米管原液的制备 

将10mg原料单壁碳纳米管SWNT以及30mg碘颗粒放入容器中在30℃下搅拌1-20h，经过充分的吸附，SWNT表面吸附的碘含量在0.5-10wt%范围内；而后将吸附碘的SWNT分散在质量分数为0.2-2%的十二烷基硫酸钠SDS溶液中制得I-SWCNTs/SDS分散液，用于密度梯度离心过程；

（2）非线性密度梯度离心法制备单一手性半导体性SWNT

非线性密度梯度液是通过在聚碳酸酯离心管中从上往下铺2.0, 1.0, 0.5以及 0.5 cm的质量体积浓度为17.5, 22.5, 32.5以及40%的碘克沙醇溶液而制得的；每层碘克沙醇溶液中均含有与I-SWCNTs/SDS分散液中一致浓度的SDS；然后将0.2-0.5ml的I-SWCNTs/SDS分散液加入到密度梯度柱的顶端，在离心力为150000-250000g下超速离心10-20h，经过离心后，离心管中出现不同的色带，用微量移液管将不同色带的SWNT溶液取出，用聚四氟乙烯滤膜过滤，并用乙醇进行充分洗涤则可得到单一手性半导体性SWNT；

（3）场效应晶体管的制备

将制备所得的单一手性半导体性SWNT重新分散在质量分数为1%的SDS水溶液中，并将其旋涂在p型硅片上，运用光刻技术刻蚀源/漏电极区，通过电子束蒸发制备金属源/漏电极将SWNT网络连接起来形成单壁碳纳米管场效应晶体管FET，随后将制得的FET在氩气气氛中220℃下退火，使得金属电极和碳管的接触更好；用Keithley 参数分析仪来表征FET器件的性能；

所述p型硅片上覆盖有一层厚300nm的二氧化硅层。

2. 根据权利要求1所述的用于场效应晶体管的单一手性单壁碳纳米管的分离方法，其特征在于SWNT吸附的碘含量是通过在KI溶液中用硫代硫酸钠滴定而计算所得的；将离心分离后过滤所得的单一手性半导体性SWNT放在50℃真空烘箱中过夜以完全去除吸附在SWNT上的碘颗粒。

3. 根据权利要求1所述的用于场效应晶体管的单一手性单壁碳纳米管的分离方法，其特征在于SWNT的密度是通过其与在碘克沙醇溶液中的折射率之间的关系测定其在碘克沙醇溶液的折射率来确定的。

4. 根据权利要求1所述的用于场效应晶体管的单一手性单壁碳纳米管的分离方法，其特征在于场效应晶体管中的沟道长5um，宽5um；而所用的探测电极是金/钛，相应尺寸为80nm/2nm。

5. 根据权利要求1所述的用于场效应晶体管的单一手性单壁碳纳米管的分离方法，其特征在于为了提高SWNT膜的均匀性，在旋涂SWNT分散液前，用100W 的O₂等离子体刻蚀沟道3min，有效地抑制了咖啡环效应；而所得的SWNT膜的电阻小于1 MΩ，沟道中碳管密度大约在20-30 tubes/μm²。