碳纳米管薄膜晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术属于薄膜晶体管技术领域，尤其公开了一种碳纳米管薄膜晶体管，该碳纳米管薄膜晶体管中的有源层的材料为复合碳纳米管；其中，复合碳纳米管包括碳纳米管以及填充在碳纳米管内部的金属氧化物。本发明专利技术通过以金属氧化物填充碳纳米管的复合碳纳米管作为有源层的材料，从而充分利用金属氧化物和CNT的半导体性能，可以有效地提高碳纳米管薄膜晶体管的迁移率，从而将该碳纳米管薄膜晶体管应用于OLED或QLED等显示器件时，能够更好地满足驱动需求。本发明专利技术还公开了上述碳纳米管薄膜晶体管的制作方法，该制作方法仅通过改变有源层的材料即可获得高迁移率的碳纳米管薄膜晶体管，而无需进行制程改变，适用于多种结构，可与现有的薄膜晶体管的生产工艺相兼容。

Carbon nanotube thin film transistors and their fabrication methods

The invention belongs to the technical field of thin film transistor, especially discloses a carbon nanotube thin film transistor, the active layer of the carbon nanotube thin film transistor in the composite carbon nanotubes; the composite of carbon nanotubes including carbon nanotubes and metal oxide filled in carbon nanotubes inside. The composite carbon nanotube filled carbon nanotubes with metal oxides as active layer material, so as to make full use of the performance of semiconductor metal oxides and CNT, can effectively improve the transfer rate of carbon nanotube thin film transistor, the carbon nanotube Bo Mojing tube used in OLED or QLED display, can better meet drive demand. The invention also discloses a method for manufacturing the carbon nanotube thin film transistor, the making method only by changing the active layer material can obtain carbon nanotube thin film transistor of high mobility, without changing the process, applicable to a variety of structure, can be compatible with the production process of the existing Bo Mojing tube.

【技术实现步骤摘要】
碳纳米管薄膜晶体管及其制作方法
本专利技术属于薄膜晶体管
，具体来讲，涉及一种碳纳米管薄膜晶体管及其制作方法。
技术介绍
半导体型碳纳米管(sc-CNT)因具有弹道运输、电流承载能力高、迁移率高和热导率高等诸多优异特性而可用作晶体管的沟道材料，并于1998年首次出现了碳纳米管场效应晶体管(CNT-FET)；CNT-FET具有能完成弹道运输和在低直流电压下保持高电流密度等优越性能，它的出现进一步提高了微电子线路的集成度和微型化。近年来，利用网络状碳纳米管薄膜制备晶体管受到越来越多的关注。虽然网络状的CNT-TFT的迁移率可达几十至几百cm2·V-1·s-1，远高于现有的有机薄膜晶体管和非晶硅薄膜晶体管，但由于网络状的CNT-TFT中的CNT为混搭式结构，CNT与CNT之间的接触形成了一定的接触电阻，因此对CNT-TFT的迁移率造成了一定的损失。因此，需要提供一种能够提高CNT-TFT的迁移率的方法，以将其应用于CNT-TFT的制作与性能改善中。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种碳纳米管薄膜晶体管及其制作方法，该碳纳米管薄膜晶体管以金属氧化物填充碳纳米管作为有源层的材料，由此获得具有高迁移率的碳纳米管薄膜晶体管。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种碳纳米管薄膜晶体管，所述碳纳米管薄膜晶体管中的有源层的材料为复合碳纳米管；其中，所述复合碳纳米管包括碳纳米管以及填充在所述碳纳米管内部的金属氧化物。进一步地，所述金属氧化物包括ZnO、SnO2、CdO、TiO2、Co2O3、NiO和Fe2O3中的任意一种。进一步地，所述碳纳米管薄膜晶体管为顶栅型碳纳米管薄膜晶体管、底栅型碳纳米管薄膜晶体管或双栅型碳纳米管薄膜晶体管中的任意一种。进一步地，所述碳纳米管薄膜晶体管中的栅极、源极和漏极的材料均选自Al、Ag、Cu、ITO、Au、Ti和低功函数导电金属中的至少一种；其中，所述低功函数导电金属的功函数低于4.8eV。进一步地，所述低功函数导电金属选自Gd、Er、La、Lu、Sc和Y中的至少一种。进一步地，所述碳纳米管薄膜晶体管还包括连接在所述源极和所述有源层之间以及所述漏极和所述有源层之间的有源层接触层。进一步地，所述有源层接触层的材料选自所述低功函数导电金属中的至少一种。进一步地，所述低功函数导电金属选自Gd、Er、La、Lu、Sc和Y中的至少一种。本专利技术的另一目的还在于提供一种如上任一所述的碳纳米管薄膜晶体管的制作方法，包括步骤：S1、提供一基板；S2、在所述基板上制作栅极、源极、漏极、有源层以及绝缘层，所述有源层设置在所述基板上或所述绝缘层上；所述源极和所述漏极均与所述有源层电连接，所述绝缘层用以将所述栅极与所述源极、漏极、有源层分隔开，并将所述源极和所述漏极分隔开；其中，所述有源层的制作方法包括下述步骤：步骤一、将碳纳米管混合并分散在氧化性酸中，在100℃～150℃下回流反应，并经固液分离、干燥、研磨，获得开口碳纳米管；步骤二、将所述开口碳纳米管混合并分散在金属无机盐溶液中，在室温下搅拌20h～30h，并经固液分离、干燥，获得填充碳纳米管；步骤三、煅烧所述填充碳纳米管，获得复合碳纳米管为材料；其中，所述复合碳纳米管包括碳纳米管以及填充在所述碳纳米管内部的金属氧化物；步骤四、将所述复合碳纳米管分散在有机溶剂中获得提拉液，经提拉沉积工艺，在所述基板上或所述绝缘层上形成所述有源层。进一步地，所述氧化性酸包括浓硫酸、硝酸、高锰酸、氯酸、次氯酸、高氯酸、亚硝酸中的任意一种；所述金属无机盐溶液为锌、锡、镉、钛、钴、镍、铁的水溶性无机盐溶液；煅烧所述填充碳纳米管的温度不低于所述金属无机盐溶液中金属无机盐分解为金属氧化物的分解温度。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术通过以金属氧化物填充碳纳米管的复合碳纳米管作为有源层的材料，从而充分利用金属氧化物和CNT的半导体性能，可以有效地提高碳纳米管薄膜晶体管的迁移率，从而将该碳纳米管薄膜晶体管应用于OLED或QLED等显示器件时，能够更好地满足驱动需求；(2)本专利技术优选在源漏极和有源层之间夹设有源层接触层，并且以Gd、Er、La、Lu、Sc、Y等功函数低于4.8eV的低功函数导电金属作为有源层接触层的材料，以更改源漏极与有源层接触的方式，从而获得一个在空气中稳定并满足现有LCD或OLED的n型碳纳米管薄膜晶体管，制备获得的n-型碳纳米管薄膜晶体管可更好的满足现有LCD/OLED等显示器件的驱动需求；相比现有技术中通过掺杂法或化学修饰法来获得n-型碳纳米管薄膜晶体管的方法，免于化学修饰或掺杂的随机性与不均一性造成的变异性和不可靠性问题，具有更好的稳定性和器件电学性能；(3)本专利技术的碳纳米管薄膜晶体管的制作方法，仅通过改变有源层的材料即可获得高迁移率的碳纳米管薄膜晶体管，而无需进行制程改变，并且其适用于顶栅型、底栅型及双栅型等多种结构的碳纳米管薄膜晶体管，因此可与现有的薄膜晶体管的生产工艺相兼容。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1是根据本专利技术的实施例1的碳纳米管薄膜晶体管的结构示意图；图2-图7是根据本专利技术的实施例1的碳纳米管薄膜晶体管的制作工艺流程图；图8是根据本专利技术的实施例1的复合碳纳米管的制作工艺示意图；图9是根据本专利技术的实施例2的碳纳米管薄膜晶体的结构示意图；图10是根据本专利技术的实施例3的碳纳米管薄膜晶体的结构示意图；图11是根据本专利技术的实施例4的碳纳米管薄膜晶体管的结构示意图；图12是根据本专利技术的实施例4的另一碳纳米管薄膜晶体管的结构示意图。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。实施例1本实施例提供了一种碳纳米管薄膜晶体管，参照图1，该碳纳米管薄膜晶体管是一种底栅型碳纳米管薄膜晶体管。具体来讲，本实施例的碳纳米管薄膜晶体管包括基板11、设置在基板11上的底栅极12、覆盖基板11和底栅极12的栅极绝缘层13、设置在栅极绝缘层13上的有源层14、设置在有源层14两端且不相连的源极151和漏极152、覆盖源极151和漏极152并将二者间隔开的保护层16、以及开设在保护层16上以使源极151或漏极152暴露的接触孔17。更为具体地，栅极绝缘层13覆盖底栅极12的部分凸起，以形成凸起部131，而栅极绝缘层13覆盖基板11的部分未凸起，以形成平坦部132；而有源层14即设置在凸起部131上，源极151设置在有源层14的一端并且与栅极绝缘层13部分接触，而漏极152则设置在有源层14的与源极151相对的另一端并且也与栅极绝缘层13部分接触，保护层16即覆盖在源极151、漏极152及有源层14上，以将源极151和漏极152隔离开，并且可以覆盖部分栅极绝缘层13。在本实施例的碳纳米管薄膜晶体管中，基于凸起部131和平坦部132所形成的台阶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述碳纳米管薄膜晶体管中的有源层的材料为复合碳纳米管；其中，所述复合碳纳米管包括碳纳米管以及填充在所述碳纳米管内部的金属氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述碳纳米管薄膜晶体管中的有源层的材料为复合碳纳米管；其中，所述复合碳纳米管包括碳纳米管以及填充在所述碳纳米管内部的金属氧化物。2.根据权利要求1所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述金属氧化物包括ZnO、SnO2、CdO、TiO2、Co2O3、NiO和Fe2O3中的任意一种。3.根据权利要求1或2所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述碳纳米管薄膜晶体管为顶栅型碳纳米管薄膜晶体管、底栅型碳纳米管薄膜晶体管或双栅型碳纳米管薄膜晶体管中的任意一种。4.根据权利要求3所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述碳纳米管薄膜晶体管中的栅极、源极和漏极的材料均选自Al、Ag、Cu、ITO、Au、Ti和低功函数导电金属中的至少一种；其中，所述低功函数导电金属的功函数低于4.8eV。5.根据权利要求4所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述低功函数导电金属选自Gd、Er、La、Lu、Sc和Y中的至少一种。6.根据权利要求4所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述碳纳米管薄膜晶体管还包括连接在所述源极和所述有源层之间以及所述漏极和所述有源层之间的有源层接触层。7.根据权利要求6所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层接触层的材料选自所述低功函数导电金属中的至少一种。8.根据权利要求7所述的碳纳米管薄膜晶体管，其特征在于，所述低功函数...

【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