碳纳米管复合薄膜的制备方法、碳纳米管TFT及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米管复合薄膜的制备方法，包括：提供一衬底；在衬底上涂覆溶有带电聚合物的第一水溶液以形成聚合物层；将半导体型单壁碳纳米管分散至溶有带电化合物的第二水溶液中，得到半导体型单壁碳纳米管水溶液，带电化合物与带电聚合物的电荷性质相反；将半导体型单壁碳纳米管水溶液涂覆在聚合物层上；静置预定时间后，去除未吸附的半导体型单壁碳纳米管和多余的带电聚合物；风干，在聚合物层上形成碳纳米管薄膜。本发明专利技术还提供了一种碳纳米管TFT及其制备方法。本发明专利技术在涂覆碳纳米管水溶液前在衬底上涂覆有一层与碳纳米管水溶液的电荷性质相反的聚合物水溶液，带电聚合物在衬底上具有良好的吸附性和延平性，因此表面包裹有带电荷小分子的碳纳米管可很好地平铺到衬底上。

【技术实现步骤摘要】
碳纳米管复合薄膜的制备方法、碳纳米管TFT及其制备方法
本专利技术涉及碳纳米材料应用
，尤其涉及一种碳纳米管复合薄膜的制备方法、碳纳米管TFT(ThinFilmTransistor，薄膜晶体管)及其制备方法。
技术介绍
碳元素是目前拥有纳米结构和特性最为丰富的材料之一，如富勒烯、碳量子点、碳纳米管、石墨烯等由于具有优异的化学、物理、机械和电子性能而引起了科研人员的极大研究兴趣和实验应用。在众多碳纳米材料中，碳纳米管是一种以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密排列的碳原子所构成的管状一维碳材料，由于其优异和独特的电学和光学性能，近年来对其在电子器件领域的应用研究越来越深入。半导体型单壁碳纳米管被认为是最有应用价值的电学材料之一，因优良的力学、热学、电学性能和化学稳定性，可以用于高频器件，提高器件的频率响应范围；另外随着传统Si半导体器件的尺寸不断缩小，一些不可避免的制约因素不断显现出来，如短沟道效应、小尺寸下掺杂浓度的统计涨落造成器件性质不均匀性，而单壁碳纳米管由于免掺杂即可制备出n型或p型晶体管进而应用与集成电路，有可能取代硅基半导体应用而受到重视。结合纯碳形式或者杂化结构的纳米碳材料的维度和量子限制效应所产生的独特的性质，能够产生前所未有的物理性能和机械性能，为碳基器件的构建都提供了一个潜在的途径。碳纳米管因具有高迁移率、带隙可调、稳定性好、透光性好、柔韧性好等优点，在电子器件及柔性器件方面具有极大的应用前景。自1997年被发现以来，碳纳米管在单壁与多壁的可控制备、金属性与半导体性的纯化、性能及应用等方面进行了大量研究。其中单一属性碳纳米管是当前碳纳米管研究的重点和难点，目前国内外尚无可高效制备高质量半导体型单壁碳纳米管的有效方法，为实现碳纳米管在薄膜晶体管及柔性电子器件中的高端应用，亟需发展单一导电属性单壁碳纳米管的制备技术。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种碳纳米管复合薄膜的制备方法、碳纳米管TFT及其制备方法，半导体型单壁碳纳米管成膜质量较高且制程简单、制作效率高，有利于节约生产成本、减少环境污染。为了实现上述的目的，本专利技术采用了如下的技术方案：提供一衬底；在所述衬底上涂覆溶有带电聚合物的第一水溶液，以形成聚合物薄膜；将半导体型单壁碳纳米管分散至溶有带电化合物的第二水溶液中，得到半导体型单壁碳纳米管水溶液，所述带电化合物与所述带电聚合物的电荷性质相反；将所述半导体型单壁碳纳米管水溶液涂覆在所述聚合物薄膜上；静置预定时间后，用去离子水冲洗以去除未吸附的半导体型单壁碳纳米管和多余的带电聚合物；风干，在所述聚合物薄膜上形成碳纳米管薄膜。作为其中一种实施方式，所述的碳纳米管复合薄膜的制备方法还包括：在所述衬底上涂覆溶有带电聚合物的第一水溶液后，通过气刀吹干所述衬底；在将所述半导体型单壁碳纳米管水溶液涂覆在所述聚合物薄膜后，通过气刀吹干所述聚合物薄膜。作为其中一种实施方式，所述带电聚合物为聚赖氨酸、聚乙烯亚胺或壳聚糖。作为其中一种实施方式，将半导体型单壁碳纳米管分散至溶有带电化合物的第二水溶液中，得到半导体型单壁碳纳米管水溶液的步骤，具体包括：将高压一氧化碳法制备的单壁碳纳米管粉末通过超声分散于溶有双亲性带电荷小分子化合物的第二水溶液中，所述单壁碳纳米管粉末为金属型单壁碳纳米管与半导体型单壁碳纳米管的混合物；双亲性带电荷小分子化合物选择性的包裹半导体型单壁碳纳米管；离心去除金属型单壁碳纳米管，得到半导体型单壁碳纳米管水溶液。作为其中一种实施方式，所述双亲性带电荷小分子化合物为胆酸钠或脱氧胆酸钠。本专利技术的另一目的在于提供一种碳纳米管TFT的制备方法，包括：提供一基板作为衬底；采用所述的碳纳米管复合薄膜的制备方法，在所述基板上制备聚合物薄膜和碳纳米管薄膜；分别对所述碳纳米管薄膜和所述聚合物薄膜图形化处理，得到图形化的碳纳米管有源层和图形化的聚合物层；在所述碳纳米管有源层上制作源/漏极。作为其中一种实施方式，分别对所述碳纳米管薄膜和所述聚合物薄膜图形化处理，得到图形化的碳纳米管有源层和图形化的聚合物层具体包括：在所述碳纳米管薄膜表面涂布光刻胶；对所述光刻胶图案进行曝光、显影，并通过氧气等离子干刻蚀去除未被所述光刻胶覆盖的碳纳米管薄膜和聚合物薄膜，得到碳纳米管有源层和聚合物层。作为其中一种实施方式，所述的碳纳米管TFT的制备方法还包括：在所述基板上制备聚合物薄膜和碳纳米管薄膜前，在所述基板上依次制作图形化的栅极、在所述基板上沉积覆盖所述栅极的栅极绝缘层。或者，所述的碳纳米管TFT的制备方法还包括：在所述源/漏极制作完成后，在所述基板上沉积同时覆盖所述碳纳米管有源层、所述源/漏极的栅极绝缘层，并在所述栅极绝缘层上制作与所述碳纳米管有源层正对的栅极。本专利技术的又一目的在于提供一种碳纳米管TFT，使用所述的碳纳米管TFT的制备方法制备而成，包括：基板、设于所述基板上的聚合物层、设于所述聚合物层上的碳纳米管有源层、源/漏极、栅极绝缘层、栅极。本专利技术通过在衬底上首先涂覆一层与碳纳米管水溶液的电荷性质相反的聚合物水溶液，然后再涂覆碳纳米管水溶液，带电聚合物在衬底上具有良好的吸附性和延平性，而碳纳米管由于表面包裹了带电荷的化合物小分子，可与聚合物通过电荷吸引而平铺到衬底上。附图说明图1为本专利技术实施例1的碳纳米管复合薄膜的制备方法示意图；图2为本专利技术实施例1的碳纳米管溶液的制备过程示意图；图3为本专利技术实施例1的碳纳米管TFT的制作方法示意图；图4为本专利技术实施例1的一种碳纳米管TFT的结构示意图；图5为本专利技术实施例2的一种碳纳米管TFT的制作方法示意图；图6为本专利技术实施例2的一种碳纳米管TFT的制程工艺示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1参阅图1，本实施例的碳纳米管复合薄膜的制备方法主要包括：首先，提供一衬底；在衬底上涂覆溶有带电聚合物的第一水溶液，以形成聚合物薄膜；将单壁碳纳米管粉末分散至溶有带电化合物的第二水溶液中，得到半导体型单壁碳纳米管水溶液，带电化合物与带电聚合物的电荷性质相反；将半导体型单壁碳纳米管水溶液涂覆在聚合物薄膜上，并通过气刀吹干聚合物薄膜；静置预定时间后，用去离子水冲洗以去除未吸附的半导体型单壁碳纳米管和多余的带电聚合物，该静置的预定时间为8～12min，最好是10min；风干，在聚合物薄膜上形成碳纳米管薄膜，使得碳纳米管薄膜很好地粘附在衬底上。其中，第一水溶液中，带电聚合物可以是聚赖氨酸、聚乙烯亚胺或壳聚糖，第一水溶液通过溶液法涂覆在衬底上，例如，可以采用滴涂、旋涂、提拉或打印等方式进行涂覆。在衬底上涂覆溶有带电聚合物的第一水溶液后，还可通过气刀吹干衬底，使得聚合物薄膜可以平整良好地贴附在衬底表面。如图2所示，为半导体型单壁碳纳米管水溶液的制备过程，其具体包括：(1)利用高压一氧化碳法制备单壁碳纳米管，形成金属型单壁碳纳米管B、半导体型单壁碳纳米管A的混合粉末；(2)将高压一氧化碳法制备的单壁碳纳米管通过超声分散于溶有双亲性带电荷小分子化合物的第二水溶液C中，使得双亲性带电荷小分子选择性地包裹半导体型单壁碳纳米管A，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：提供一衬底；在所述衬底上涂覆溶有带电聚合物的第一水溶液，以形成聚合物薄膜；将半导体型单壁碳纳米管分散至溶有带电化合物的第二水溶液中，得到半导体型单壁碳纳米管水溶液，所述带电化合物与所述带电聚合物的电荷性质相反；将所述半导体型单壁碳纳米管水溶液涂覆在所述聚合物薄膜上；静置预定时间后，用去离子水冲洗以去除未吸附的半导体型单壁碳纳米管和多余的带电聚合物；风干，在所述聚合物薄膜上形成碳纳米管薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：提供一衬底；在所述衬底上涂覆溶有带电聚合物的第一水溶液，以形成聚合物薄膜；将半导体型单壁碳纳米管分散至溶有带电化合物的第二水溶液中，得到半导体型单壁碳纳米管水溶液，所述带电化合物与所述带电聚合物的电荷性质相反；将所述半导体型单壁碳纳米管水溶液涂覆在所述聚合物薄膜上；静置预定时间后，用去离子水冲洗以去除未吸附的半导体型单壁碳纳米管和多余的带电聚合物；风干，在所述聚合物薄膜上形成碳纳米管薄膜。2.根据权利要求1所述的碳纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于，还包括：在所述衬底上涂覆溶有带电聚合物的第一水溶液后，通过气刀吹干所述衬底；在将所述半导体型单壁碳纳米管水溶液涂覆在所述聚合物薄膜后，通过气刀吹干所述聚合物薄膜。3.根据权利要求2所述的碳纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述带电聚合物为聚赖氨酸、聚乙烯亚胺或壳聚糖。4.根据权利要求1-3任一所述的碳纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于，将半导体型单壁碳纳米管分散至溶有带电化合物的第二水溶液中，得到半导体型单壁碳纳米管水溶液的步骤，具体包括：将高压一氧化碳法制备的单壁碳纳米管粉末通过超声分散于溶有双亲性带电荷小分子化合物的第二水溶液中，所述单壁碳纳米管粉末为金属型单壁碳纳米管与半导体型单壁碳纳米管的混合物；双亲性带电荷小分子化合物选择性的包裹半导体型单壁碳纳米管；离心去除金属型单壁碳纳米管，得到半导体型单壁碳纳米管水溶液。5.根据权利要求4所述的碳纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述双亲性带电荷小分子化合物为胆酸钠或脱氧胆酸钠。6.一种碳纳米管TFT的制备方法，其特征在于，包括：提供一基板(10)作为衬底；采用权利要求1-5任一所述的碳纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢华飞，
申请(专利权)人：深圳市华星光电半导体显示技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44