34]本實(shí)施例包括以下步驟:
[0035]第一步，在具有10nm厚熱氧化層的硅片正面涂一層保護(hù)膠并對(duì)其背面進(jìn)行刻蝕。背面刻蝕清洗后立即濺射一層金屬Au作為背柵。用丙酮溶解掉保護(hù)膠，并用去離子水清洗干凈。
[0036]第二步，將濃度為0.025mg/mL的半導(dǎo)體性單壁碳納米管異丙醇溶液涂敷于硅片正表面。待溶劑揮發(fā)完全后，用掃描電子顯微鏡對(duì)其進(jìn)行觀察并選出長(zhǎng)度為3μπι的單根碳納米管，借助于基片上預(yù)先制作的十字標(biāo)記對(duì)碳納米管進(jìn)行定位。
[0037]第三步，利用電子束光刻和磁控濺射技術(shù)在碳納米管兩端制作Au對(duì)稱(chēng)電極，對(duì)電極間距為2μηι，寬度為2μηι。
[0038]第四步，基片上涂敷電子束光刻膠，利用電子束光刻技術(shù)對(duì)碳納米管的一端進(jìn)行開(kāi)窗口曝光，窗口大小為1μπι*2μηι。碳納米管被曝光的部分(Ιμπι)經(jīng)顯影和定影之后將被暴露在空氣中。未曝光的部分(Ιμπι)將受到光刻膠PMMA的保護(hù)。
[0039]第五步，將器件浸泡于六氯銻酸三乙基氧鑰溶液中，暴露在外的半根碳納米管將實(shí)現(xiàn)P型摻雜，用丙酮去除PMMA光刻膠。
[0040]第五步，重新在基片上涂敷電子束光刻膠，利用電子束光刻技術(shù)對(duì)碳納米管的另一半進(jìn)行開(kāi)窗口曝光，窗口大小為?Μ?*2μπι。碳納米管被曝光的部分(Ιμπι)經(jīng)顯影和定影之后將被暴露在空氣中。未曝光的部分(Ιμπι)將受到光刻膠PMMA的保護(hù)。將其浸泡于聚乙烯亞胺溶液中而實(shí)現(xiàn)另一半碳納米管的η型摻雜。
[0041]將本實(shí)施例制備得到碳納米管分子內(nèi)p-n結(jié)二極管在黑暗的條件下進(jìn)行1-V性能測(cè)試，測(cè)量電壓范圍為-1OV到+10V。同時(shí)對(duì)器件施加?xùn)艍哼M(jìn)行調(diào)控，柵壓范圍為-20V到20V。結(jié)果表明通過(guò)施加?xùn)艍嚎梢詫?shí)現(xiàn)碳納米管分子內(nèi)P-n結(jié)二極管性能的調(diào)控。柵壓越大，器件的整流特性越好。 實(shí)施例3
[0042]本實(shí)施例包括以下步驟:
[0043]第一步，將濃度為0.025mg/mL的半導(dǎo)體性單壁碳納米管異丙醇溶液涂敷于硅片表面。待溶劑揮發(fā)完全后，用掃描電子顯微鏡對(duì)其進(jìn)行觀察并選出長(zhǎng)度為4μπι的碳納米管，借助于基片上預(yù)先制作的十字標(biāo)記對(duì)碳納米管進(jìn)行定位。
[0044]第二步，利用電子束光刻和磁控濺射技術(shù)在碳納米管兩端制作Au電極，對(duì)電極間距為3μηι，寬度為2μηι。
[0045]第三步，基片上涂敷電子束光刻膠，利用電子束光刻技術(shù)對(duì)碳納米管的一端進(jìn)行開(kāi)窗口曝光，窗口尺寸為1μπι*2μηι。碳納米管被曝光的部分(Ιμπι)經(jīng)顯影和定影之后將被暴露在空氣中。未曝光的部分(2μπι)將受到光刻膠PMMA的保護(hù)。
[0046]第四步，將器件浸泡于六氯銻酸三乙基氧鑰溶液中，暴露在外的碳納米管一端將實(shí)現(xiàn)P型摻雜，用丙酮去除PMMA光刻膠。
[0047]第五步，重新在基片上涂敷電子束光刻膠，利用電子束光刻技術(shù)對(duì)碳納米管的另一端進(jìn)行開(kāi)窗口曝光，窗口大小為?Μ?*2μπι。碳納米管被曝光的部分(Ιμπι)經(jīng)顯影和定影之后將被暴露在空氣中。未曝光的部分(2μπι)將受到光刻膠PMMA的保護(hù)。將其浸泡于聚乙烯亞胺溶液中而實(shí)現(xiàn)另一端碳納米管的η型摻雜。中間未經(jīng)摻雜的部分保留碳納米管的原始狀態(tài)⑴。
[0048]將本實(shí)施例制備得到的碳納米管分子內(nèi)p-1-n結(jié)二極管在黑暗的條件下進(jìn)行1-V性能測(cè)試，測(cè)量電壓范圍為-1OV到+10V。結(jié)果表明通過(guò)增加i區(qū)可以實(shí)現(xiàn)碳納米管分子內(nèi)P-n結(jié)二極管性能的調(diào)控，增加i區(qū)可以避免齊納擊穿的出現(xiàn)。
[0049]上述具體實(shí)施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對(duì)其進(jìn)行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)且不由上述具體實(shí)施所限，在其范圍內(nèi)的各個(gè)實(shí)現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳納米管分子內(nèi)p-n結(jié)二極管的制備方法，其特征在于，通過(guò)在定位于基片上的碳納米管的兩端采用電子束光刻和磁控濺射方式制作金屬電極，然后通過(guò)旋涂光刻膠并選擇性曝光后對(duì)單根碳納米管的左右兩部分分別進(jìn)行P型摻雜和η型摻雜，從而制備得到單根碳納米管分子內(nèi)P-n結(jié)二極管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的定位，通過(guò)將經(jīng)超聲分散的碳納米管溶液涂敷于基片表面，待溶劑揮發(fā)完全后，用掃描電子顯微鏡對(duì)基片進(jìn)行觀察并選出長(zhǎng)度為3μπι以上的碳納米管，借助于基片上預(yù)先制作的十字標(biāo)記對(duì)碳納米管進(jìn)行定位。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征是，所述的碳納米管為單壁半導(dǎo)體性碳納米管，直徑為0.9?I.8nm，長(zhǎng)度為2?5μπι04.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的金屬電極為對(duì)稱(chēng)Au電極，該Au電極中Ti為打底層，厚度為1nm05.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的制備方法，其特征是，所述的金屬電極的寬度為0.5?1.5μm，對(duì)電極間距離為2?ΙΟμπι，厚度為10nm06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的電子束光刻，采用光柵10、電壓20kv、束流值100;所述的磁控濺射，通過(guò)調(diào)控功率、時(shí)間參數(shù)使金屬電極厚度達(dá)到I OOnm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的選擇性曝光是指:基片上涂敷電子束光刻膠，利用電子束光刻技術(shù)對(duì)碳納米管的一端進(jìn)行窗口曝光，其中:碳納米管被曝光的部分經(jīng)顯影和定影之后將被暴露在空氣中，未曝光的部分將受到光刻膠PMMA的保護(hù)； 所述的電子束光刻膠分兩層:第一層分子量495的PMMA光刻膠，第二層分子量950的PMMA光刻膠。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，所述的摻雜是指:將曝光后的器件浸泡于六氯鋪酸三乙基氧鐵溶液中，暴露在外的碳納米管一端將實(shí)現(xiàn)P型摻雜，或?qū)⑻技{米管的另一端進(jìn)行開(kāi)窗口曝光并將其浸泡于聚乙烯亞胺溶液中而實(shí)現(xiàn)η型摻雜，從而得到單根碳納米管分子內(nèi)p-n結(jié)二極管，其中:六氯銻酸三乙基氧鑰溶液的溶劑為二氯乙烷，聚乙烯亞胺溶液的溶劑為甲醇。9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的制備方法，其特征是，所述的六氯銻酸三乙基氧鑰溶液的濃度為1mg/mL;所述的聚乙烯亞胺溶液的濃度為20wt %。10.—種通過(guò)上述任一權(quán)利要求所述方法制備得到的單根碳納米管分子內(nèi)p-n結(jié)二極管，其特征在于，依次包括:基片、S12熱氧化層、單根碳納米管以及位于其兩端的對(duì)稱(chēng)Au電極。11.一種根據(jù)權(quán)利要求1?10中任一所述方法制備得到的單根碳納米管分子內(nèi)p-n結(jié)二極管的應(yīng)用，其特征在于，將其用于制備整流電路、邏輯電路或太陽(yáng)能電池。
【專(zhuān)利摘要】一種碳納米管分子內(nèi)p-n結(jié)二極管及其制備方法，通過(guò)在定位于基片上的碳納米管的兩端采用電子束光刻和磁控濺射方式制作金屬電極，然后通過(guò)旋涂光刻膠并選擇性曝光后對(duì)單根碳納米管的左右兩部分分別進(jìn)行p型摻雜和n型摻雜，從而制備得到單根碳納米管分子內(nèi)p-n結(jié)二極管。本發(fā)明采用化學(xué)摻雜的方法，制備得到的器件具有優(yōu)良的整流特性，在室溫空氣中性能穩(wěn)定，并通過(guò)施加不同柵壓和改變摻雜參數(shù)，可以自由實(shí)現(xiàn)對(duì)二極管性能進(jìn)行調(diào)控。
【IPC分類(lèi)】H01L51/40, H01L51/05
【公開(kāi)號(hào)】CN105529401
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610060895
【發(fā)明人】陳長(zhǎng)鑫, 劉曉東
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年1月28日