產(chǎn)綜研使用高純度半導體碳納米管制造成功晶體管
日本產(chǎn)業(yè)技術綜合研究所（產(chǎn)綜研）宣布，成功使用高純度半導體單層碳納米管（SWCNT）制成了晶體管。晶體管的導通/截止比（導通時與截止時的漏極電流之比）為1×105以上，載流子遷移率超過2cm2/Vs。
產(chǎn)綜研開發(fā)了可獲得高濃度SWCNT的技術，并在晶體管制造中采用了該技術。首先，以共軛高分子——聚芴（Polyfluorene，PFO）為分散劑將市售的SWCNT原料粉末分散到溶液中，并連續(xù)進行3萬轉/以上的超離心分離后，提取出選擇性分離出來的半導體SWCNT的上層澄清液。在去除PFO之后，將半導體SWCNT溶液涂布在底板上，從而形成半導體SWCNT膜。使用SWCNT薄膜制成的晶體管，成本比較低，非常適于量產(chǎn)，而且容易增大面積。但是，即便是有少許的半導體SWCNT以外的金屬SWCNT及金屬雜質混入的話，也會導致晶體管的性能顯著下降。因此，迫切需要開發(fā)出能夠分離和提取高純度半導體SWCNT的技術。
此次，產(chǎn)綜研為了制成高質量半導體SWCNT薄膜，進行了60分鐘的超離心分離，并將金屬SWCNT等雜質去除至檢測極限以下。而且，還設法去除了超離心分離后殘存在半導體SWCNT分散溶液中的PFO。除了進行過濾、清洗及加熱處理之外，還對采用旋涂等方法實現(xiàn)薄膜化的條件進行了研究。
在制作薄膜時，為了提高晶體管的特性，采用了介電電泳法，在制作薄膜的同時，統(tǒng)一了任意取向的SWCNT的方向。具體做法是在預制電極對上滴注半導體SWCNT分散液，對電極間施加交流電場，使溶媒蒸發(fā)。通過這種方法，能夠使SWCNT向電極之間聚集，同時按照電場方向取向。
產(chǎn)綜研開發(fā)了可獲得高濃度SWCNT的技術，并在晶體管制造中采用了該技術。首先，以共軛高分子——聚芴（Polyfluorene，PFO）為分散劑將市售的SWCNT原料粉末分散到溶液中，并連續(xù)進行3萬轉/以上的超離心分離后，提取出選擇性分離出來的半導體SWCNT的上層澄清液。在去除PFO之后，將半導體SWCNT溶液涂布在底板上，從而形成半導體SWCNT膜。使用SWCNT薄膜制成的晶體管，成本比較低，非常適于量產(chǎn)，而且容易增大面積。但是，即便是有少許的半導體SWCNT以外的金屬SWCNT及金屬雜質混入的話，也會導致晶體管的性能顯著下降。因此，迫切需要開發(fā)出能夠分離和提取高純度半導體SWCNT的技術。
此次，產(chǎn)綜研為了制成高質量半導體SWCNT薄膜，進行了60分鐘的超離心分離，并將金屬SWCNT等雜質去除至檢測極限以下。而且，還設法去除了超離心分離后殘存在半導體SWCNT分散溶液中的PFO。除了進行過濾、清洗及加熱處理之外，還對采用旋涂等方法實現(xiàn)薄膜化的條件進行了研究。
在制作薄膜時，為了提高晶體管的特性，采用了介電電泳法，在制作薄膜的同時，統(tǒng)一了任意取向的SWCNT的方向。具體做法是在預制電極對上滴注半導體SWCNT分散液，對電極間施加交流電場，使溶媒蒸發(fā)。通過這種方法，能夠使SWCNT向電極之間聚集，同時按照電場方向取向。
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