[发明专利]一种制备碳纳米管场效应晶体管的方法

说明书

一种采用三维打印方法制备包含基底、栅极、介电层、漏极和碳纳米管层的碳纳米管场效应晶体管的方法，采用喷墨打印的方式形成电极和介电层，采用滴涂的方式形成碳纳米管层。

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管场效应晶体管的制备方法，尤其是一种采用喷墨打印的方式制备碳纳米管场效应晶体管的方法。

背景技术

自从碳纳米管被发现后，由于其独特的物理、化学性质及其机械性能，具有径向量子效应、超大比表面积、千兆赫兹的固有震荡频率等特点，引起了人们的极大关注。由于极好的电学和机械特性，碳纳米管非常适合制备NEMS(纳米机电系统)器件，例如振荡器、数据存储器、传感器、电器开关、场效应晶体管等。

近年来，科学家一直在探索如何制造成本低廉、功能多样的电子产品，碳纳米管在电子领域的迅速崛起恰好为这一研究方向注入了新的活力。由碳纳米管制作的柔性、透明导电涂层也有望加快柔性显示器和电子纸张的开发过程。研究表明碳纳米管是设计多功能电子织物的理想材料，其可以根据机械形变产生导电变化，并具有优越的表面性能。

2009年Fumiaki N等人利用转移压印技术分布在柔性和硬质(玻璃)衬底上制备了一种完全透明的阵列碳纳米场效应晶体管，从而开启了碳纳米场效应管晶体管大规模应用的时代。

通常的碳纳米管场效应晶体管由电极(栅极、漏极)、介电层、碳纳米管层组成。通常的电极采用真空蒸镀的方式形成，介电层采用旋涂或原子沉积的方式形成，真空蒸镀和原子沉积需要专门的设备，设备昂贵，并且介电层的退火工序需要时间长，温度高，旋涂的方式也会导致较多的材料浪费，这些都导致了碳纳米场效应晶体管的制备成本居高不下。

喷墨打印技术是近年来兴起的一种制备技术，它具有良好的图案化成膜能力，非常适用于电器元件的图案化加工，工艺简单成本低，适用性强。中国专利CN105932156A公开了一种采用喷墨打印技术制作有机晶体场效应管的方法，其中记载了采用喷墨打印方法打印方式直接图案化打印栅极或漏极，然后退火处理。但是其并未公开如何采用喷墨打印的方式制备碳纳米管场效应晶体管，并且其虽然采用了喷墨打印方式，但是介电层的退火时间长，退火温度高，这导致操作条件和制作成本依然居高不下。

发明内容

为了克服现有的碳纳米管场效应晶体管的制备成本高，工艺复杂，工艺参数要求高的缺点，本发明提供一种简单快速廉价操作工艺要求低的碳纳米管场效应晶体管的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下方法：

一种碳纳米管场效应晶体管的制备方法，该碳纳米管场效应管至少包含基底、栅极、漏极，介电层和碳纳米管层，其特征在于：采用三维打印的方法制作基底外的电极层和介电层。

其中基底层可以是刚性基底或柔性基底。

其中优选的刚性基底为半导体材料，同时作为栅极。

其中优选的柔性基底是聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸乙二醇酯。

其中柔性基底优选是聚酰亚胺、聚醚酮醚、聚苯硫醚、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等塑料或者纤维基底材料中的一种。

其中优选介电层材料是聚(4-乙烯基苯酚)、聚乙烯醇。

其中特别优选的介电层材料是聚(4-乙烯基苯酚)。

该方法优选碳纳米管层采用滴涂碳纳米管分散液的方式制备。

优选打印完电极层后，采用退火处理步骤再进行下一步制备过程。

优选打印完介电层后，采用退火处理步骤后再进行下一步制备过程。

其中优选采用导电材料墨水打印电极。

导电墨水优选为银墨水。

附图说明