单电子晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种单电子晶体管及其制造方法。该单电子晶体管包括：沟道区域，其包括形成于基板上的连接体及由结合至该连接体的金属离子所生长的金属纳米颗粒；配置于该沟道区域一端的源极区域；配置于该沟道区域另一端而与该源极区域对立的漏极区域；和耦合至该沟道区域且用以控制沟道区域中的电荷迁移的栅极。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种。该单电子晶体管包括：沟道区域，其包括形成于基板上的连接体及由结合至该连接体的金属离子所生长的金属纳米颗粒；配置于该沟道区域一端的源极区域；配置于该沟道区域另一端而与该源极区域对立的漏极区域；和耦合至该沟道区域且用以控制沟道区域中的电荷迁移的栅极。【专利说明】本申请要求在2013 年 3 月 6 日所提出的第 10-2013-0023890、10-2013-0023912、10-2013-0023963与10-2013-0024077号韩国专利申请的优先权，其全部通过引用纳入本文。
本专利技术涉及一种包含纳米颗粒的。
技术介绍
为了实现半导体装置的高性能、高速度及低功耗且降低价格，现仍持续将晶体管小型化。然而，经由缩小化而实现在低操作电压下稳定操作且同时显示出低漏电的晶体管是受限的。尤其是为了达到百万兆级规模的集成化，一定要改变晶体管的结构。作为满足此要求的方式，已经开发出了如第20100327260号美国未审查专利公开所揭示的单电子晶体管。该单电子晶体管提供了低功耗及高集成密度的优点，因为该晶体管的操作受单电子的迁移的控制且操作电压明显低。然而，为了在商业可用温度的室温下操作单电子晶体管，需要在所需位置处重现地形成尺寸为数纳米的量子点的技术，即需要在指定位置处形成一至数十个具有精确控制且尺寸均匀的量子点的技术。此外，对于不必使用昂贵的设备及高度复杂的工艺即可将制造方法商业化实施的技术有不断的需求。然而，目前未曾报道过充分满足这些需求的技术的发展。
技术实现思路
本专利技术的多个【具体实施方式】都涉及一种可以重现且可靠的方式操作的。本专利技术的多个【具体实施方式】还都涉及一种可通过市售且节省成本的方法在短时间内大量制造的。在一【具体实施方式】中，一种单电子晶体管，包括:沟道区域，其包括形成于基板上的连接体以及由结合至该连接体的金属离子所生长的金属纳米颗粒；配置于该沟道区域一端的源极区域；配置于该沟道区域另一端而与该源极区域对立的漏极区域；及耦合至该沟道区域而控制沟道区域中的电荷迁移的栅极。该连接体可为通过自组装而结合至基板表面的有机单分子。该沟道区域可进一步包括被结合或涂覆于该金属纳米颗粒表面上的绝缘有机材料。该沟道区域可进一步包括结合至金属离子或所生长的纳米颗粒的单种有机表面活性剂或多种种类不同的有机表面活性剂。该多种有机表面活性剂可包括属于不同种类的第一有机材料和第二有机材料。第一有机材料可为含氮或含硫有机材料，而第二有机材料可为基于相转移催化剂的有机材料。该金属纳米颗粒可具有0.5纳米至I纳米的平均颗粒半径，且颗粒半径的标准差可为±20%或更小。该基板可具有可结合连接体的表面层，且该表面层可由选自于由金属、金属氧化物、半导体和半导体氧化物所组成的群组中的任一种所制成。该基板可为柔性基板，且该柔性基板可包括具有羟基(-0H)官能团的表面层。该柔性基板可包括选自于由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚酰亚胺(PD、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、三乙酰纤维素(TAC)、聚醚砜(PES)与聚二甲基硅氧烷(PDMS)所组成的群组中的任一种或者两种或更多种的混合物。该沟道区域可具有0.1纳米RMS至4.0纳米RMS的表面粗糙度。该沟道区域中的金属纳米颗粒的密度可为0.2X 114至2.0X 114个/平方厘米(cm2)。该连接体可为有机单分子，且该沟道区域可进一步包括由自组装的单分子层(该单分子层由多个结合至基板的有机单分子形成)所组成的连接体层。该沟道区域可进一步包括由形成于基板上且具有选自于胺基(-Mg、羧基(-C00H)和硫醇基(-SH)中的任一种官能团的硅烷化合物层所组成的连接体层。该选自于胺基(-Mg、羧基(-C00H)和硫醇基(-SH)中的任一种官能团可为该连接体的一部分。该金属纳米颗粒可选自于由金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒、金属氮化物纳米颗粒、金属碳化物纳米颗粒和金属间化合物纳米颗粒所组成的群组。该沟道区域中的金属纳米颗粒可彼此分开排列且可形成单层。该沟道区域中的金属纳米颗粒可均匀地或不均匀地分布。该单电子晶体管可进一步包括插入在该沟道区域与该栅极之间的栅极绝缘层。在一【具体实施方式】中，一种用于形成单电子晶体管的沟道区域的方法，可包括:a)提供基板山)在该基板上形成连接体；c)将金属离子结合至该连接体；及(1)施加能量而由该金属离子形成金属纳米颗粒。该方法可进一步包括e)将绝缘有机材料结合至该金属纳米颗粒的表面。该方法可进一步包括f)在d)之前或期间供应单种有机表面活性剂或多种种类不同的有机表面活性剂。该连接体可为有机单分子，且该沟道区域可进一步包括由自组装的单分子层(该单分子层由该有机单分子形成)所组成的连接体层。该连接体层可通过使基板表面接触连接体溶液(其中连接体溶于溶剂中)而形成。可以将多个连接体结合至基板而形成连接体层，且该连接体层可使用含该连接体的气体通过原子层沉积形成。该连接体层可为包括选自于胺基、羧基和硫醇基中的任一种的娃烧化合物层。c)可包括使金属前体接触b)的生成物。c)可包括将金属前体的溶液涂布于b)的生成物的表面，或者向b)的生成物供应气态金属前体。该能量可选自于由热能量、化学能量、光能量、振动能量、离子束能量、电子束能量和辐射能量所组成的群组中的至少一种。在施加能量期间，可应用属于不同于该金属离子的种类的元素，从而形成选自于由金属纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒、金属氮化物纳米颗粒、金属碳化物纳米颗粒和金属间化合物纳米颗粒所组成的群组中的任一种或多种的金属纳米颗粒。该能量可部分地施加于该沟道区域，从而使该金属纳米颗粒均匀地或不均匀地分布。【专利附图】【附图说明】图1为显示本专利技术的一个【具体实施方式】的单电子晶体管的结构的示意图。图2至图6为显示用于形成本专利技术的一个【具体实施方式】的单电子晶体管的沟道区域的方法的示意图。图7显示了在例示性沟道区域的制造期间所获得的表面修饰前的基板表面(A)、表面修饰后的基板表面(B)及化学还原后的基板表面(C)的AFM影像。图8显示了在例示性沟道区域的制造中在RTP处理之后，形成于基板上的金纳米颗粒的透射电子显微术及元素分析的结果。【具体实施方式】以下，将参考附图详细说明依照本专利技术的【具体实施方式】的。然而，本专利技术可以不同的方式来体现且不应被视为限于此文所述的【具体实施方式】。而是提供这些【具体实施方式】以使本专利技术充分而完整，并且将向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围。另外，附图未必按比例绘制，并且在某些情况下，为了明确描述【具体实施方式】的特征，可能会将比例夸大。在整个公开中，在整个本专利技术的各附图和实施方式中，相同的参考标号指代相同的部件。除非另有定义，在此使用的所有术语，包括技术或科学术语，均具有本专利技术所属
的技术人员所了解的相同意义。在以下的说明书中，当已知功能及结构的详细说明可能使本专利技术的主题模糊时，将其省略。图1为显示本专利技术一个【具体实施方式】的单电子晶体管结构的示意图。参考图1，本专利技术一个【具体实施方式】的单电子晶体管可包括沟道区域190、配置于沟道区域190 —端的源极区域170A、配置于沟道区域另一端而与源极区域170A对立的漏极区域170B以及耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单电子晶体管，其包含：沟道区域，其包含形成于基板上的连接体和由结合至该连接体的金属离子所生长的金属纳米颗粒；配置于该沟道区域一端的源极区域；配置于该沟道区域另一端而与该源极区域对立的漏极区域；和耦合至该沟道区域以控制沟道区域中的电荷迁移的栅极。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金俊亨，李荣根，刘鸿，安成宰，金泰熙，
申请(专利权)人：SK新技术株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR