[发明专利]一种提高碳纳米管薄膜晶体管均一性的方法及反相器

说明书

技术领域

本申请属于印刷纳米电子领域，特别是涉及一种提高碳纳米管薄膜晶体管均一性的方法、碳纳米管薄膜晶体管的制作方法及反相器。

背景技术

印刷电子技术是近年来才在国际上蓬勃发展起来的新兴技术与产业领域，据专家预测2017年全世界印刷电子产品总值将达到3300亿美元，因而印刷电子技术的发展已受到全世界人们的广泛关注，成为当今多学科交叉、综合的前沿研究热点。印刷电子器件虽然在性能上不如硅基半导体微电子器件，但由于其简单的印刷制作工艺和对基底材料的无选择性，使其在大面积、柔性化、低成本电子器件应用领域有硅基半导体微电子电子器件无法比拟的优势。为了实现大面积、大批量、低成本制作，器件的性能均一是一项必须保证的关键要素。半导体碳纳米管具有许多优越的性能，与其他半导体材料相比不仅尺寸小、电学性能优异、物理和化学性质稳定性好，而且碳纳米管构建的晶体管等电子元件具有发热量更少以及运行频率更高等优点，同时碳纳米管容易实现溶液化，分离纯化后的半导体碳纳米管印刷墨水能够构建出高性能的印刷碳纳米管薄膜晶体管器件，因此半导体碳纳米管被认为是构建高性能薄膜晶体管器件最理想的半导体材料之一。

但是，在器件的制备过程中，由于碳管分散和分离引入的表活剂、聚合物等杂质会直接影响到器件的性能，通常会采用清洗或退火去除。而由于没有经过任何处理的基底和碳纳米管之间的结合力较差，清洗会导致碳管的密度下降，器件的性能不能很好的提高，并且碳管密度的下降会导致器件均一性较差。而通过APTES等高分子进行功能化处理的基底，可以在一定程度上在基底表面更好的富集碳纳米管，但是适用范围有限。

发明内容

本发明的目的提供一种提高碳纳米管薄膜晶体管均一性的方法、碳纳米管薄膜晶体管的制作方法及反相器，解决了现有技术中器件性能差、基底与碳纳米管之间结合力差以及适用范围有限的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种提高碳纳米管薄膜晶体管均一性的方法，包括：

s1、制备碳纳米管溶液；

s2、对基底进行等离子刻蚀处理，使其改性并具有一定的浸润性；

s3、通过打印方式将碳纳米管溶液定位于基底的沟道之间，得到性能均一的多个碳纳米管薄膜晶体管。

优选的，在上述的提高碳纳米管薄膜晶体管均一性的方法中，所述步骤s2中，对基底进行氧气等离子刻蚀处理。

优选的，在上述的提高碳纳米管薄膜晶体管均一性的方法中，所述步骤s2中，对基底进行氧气等离子刻蚀处理的时间为1min~10min。

优选的，在上述的提高碳纳米管薄膜晶体管均一性的方法中，所述步骤s2中，对基底进行氧气等离子刻蚀处理的放电功率为80~120W。

优选的，在上述的提高碳纳米管薄膜晶体管均一性的方法中，所述步骤s1中，通过聚合物对碳纳米管的包覆结合，分离得到富集了半导体碳纳米管的溶液。

优选的，在上述的提高碳纳米管薄膜晶体管均一性的方法中，所述聚合物选自聚噻吩衍生物、聚芴、聚芴衍生物、聚间苯乙炔衍生物、聚咔唑衍生物以及聚吡啶衍生物中的一种或多种的组合。

优选的，在上述的提高碳纳米管薄膜晶体管均一性的方法中，所述碳纳米管的管径为0.6nm~2nm，所获得的碳纳米管溶液为单壁半导体碳纳米管溶液。

优选的，在上述的提高碳纳米管薄膜晶体管均一性的方法中，所述基底选自PET、PI、玻璃、硅片或石英；所述步骤s3中，所述打印方式包括喷墨打印或气溶胶打印。

本申请还公开了一种碳纳米管薄膜晶体管的制作方法，包括：

s1、制备碳纳米管溶液；

s2、对基底进行等离子刻蚀处理，使其改性并具有一定的浸润性；

s3、通过打印方式将碳纳米管溶液定位于基底的沟道之间，得到碳纳米管薄膜晶体管。

相应地，本申请还公开了一种反相器，包括上述方法制作获得的碳纳米管薄膜晶体管。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过短时间的氧气等离子体刻蚀对基底表面进行处理，基底表面亲水化效果明显，具有很好的浸润性。在此基础上，构建的碳纳米管薄膜晶体管器件性能良好，可以在改性的基底上制作均一性较高的多个晶体管。其制备方法工艺简单、环境友好、操作方便、成本低廉，因此有望应用于大规模商业化生产高性能大面积印刷独立碳纳米管晶体管器件。

附图说明