抗辐照碳纳米管晶体管及集成电路系统技术方案

本公开提供了一种抗辐照碳纳米管晶体管，包括：抗辐照衬底；碳纳米管粘附层，碳纳米管粘附层形成在抗辐照衬底上；碳纳米管层，碳纳米管层形成在碳纳米管粘附层上，碳纳米管层作为沟道；以及栅介质，栅介质为至少在碳纳米管层的一部分上形成的聚合物离子液体凝胶。本公开还提供了一种集成电路系统。

【技术实现步骤摘要】
抗辐照碳纳米管晶体管及集成电路系统
本公开属于晶体管电子器件
，本公开尤其涉及一种抗辐照碳纳米管晶体管及集成电路系统。
技术介绍
传统硅基集成电路中使用氧化硅栅介质以及衬底，浅沟道隔离层等技术，受到总剂量辐照时会产生许多陷阱电荷，造成漏电增加，阈值电压漂移。虽然硅基集成电路通过尺寸缩减可以减小辐照吸收截面，但是硅基为块体材料，存在缩减极限。硅基集成电路通过选用高k栅介质甚至真空栅介质等，减薄栅厚度减小陷阱电荷，但是这样会提高漏电几率，降低栅效率。硅基集成电路使用SOI技术进行衬底辐照加固，但是总剂量辐照进一步增加仍然会产生漏电通道，并且衬底反射辐照射线，造成二次辐照效应。由于二维材料(如硫化钼、金属氧化物半导体等)辐照吸收截面小，有可能减小辐照吸收，但是其在辐照下不稳定，会产生明显的缺陷。
技术实现思路
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种抗辐照碳纳米管晶体管及集成电路系统。本公开的抗辐照碳纳米管晶体管及集成电路系统通过以下技术方案实现。根据本公开的一个方面，提供一种抗辐照碳纳米管晶体管，包括：抗辐照衬底；碳纳米管粘附层，所述碳纳米管粘附层形成在所述抗辐照衬底上；碳纳米管层，所述碳纳米管层形成在所述碳纳米管粘附层上，所述碳纳米管层作为沟道；以及栅介质，所述栅介质为至少在所述碳纳米管层的一部分上形成的聚合物离子液体凝胶。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述抗辐照衬底为薄膜绝缘材料。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述薄膜绝缘材料为聚酰亚胺(PI)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述碳纳米管粘附层为氧化铪、氧化铝、氧化硅、或氧化锆。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，在所述碳纳米管层与所述聚合物离子液体凝胶的接触界面之间形成有缓冲层。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述缓冲层为氧化铝或氧化铪。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述缓冲层的厚度为20nm以下。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，所述碳纳米管粘附层的厚度约为5nm。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管，还包括栅极、源极以及漏极，所述源极和所述漏极采用叉指电极结构。根据本公开的另一个方面，提供一种抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，包括：提供抗辐照衬底；在所述抗辐照衬底上形成碳纳米管粘附层；在所述碳纳米管粘附层上形成碳纳米管层作为沟道材料；以及至少在所述碳纳米管层的一部分上形成聚合物离子液体凝胶作为栅介质。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，所述抗辐照衬底为薄膜绝缘材料。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，所述薄膜绝缘材料为聚酰亚胺(PI)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，通过在所述抗辐照衬底上沉积氧化铪、氧化铝、氧化硅、或氧化锆，以形成所述碳纳米管粘附层。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，通过共聚物、离子液体以及有机溶剂制备聚合物离子液体凝胶墨水，至少将所述聚合物离子液体凝胶墨水喷墨在所述碳纳米管层的一部分上形成所述聚合物离子液体凝胶。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，所述共聚物为PS-PMMA、PS-PMMA-PS、PS-PEO-PS、P(VDF-HFP)、PEG-DA或SOS-N3。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，所述离子液体为[EMIM]-[TFSI]、[EMIM]-[Tf2N]、[EMI]-[TCB]、[DEME]-[TFSI]、[EMIM]-[OctOSO3]或者[BMIM]-[PF6]。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，所述有机溶剂优选为乙酸乙酯。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，至少在所述碳纳米管层的一部分上形成聚合物离子液体凝胶，之前，至少在所述碳纳米管层与所述聚合物离子液体凝胶的接触界面之间形成缓冲层。根据本公开的至少一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法，所述缓冲层为氧化铝或氧化铪。根据本公开的又一个方面，提供一种集成电路系统，包括上述任一项的抗辐照碳纳米管晶体管或者通过上述任一项的抗辐照碳纳米管晶体管的制造方法制造的抗辐照碳纳米管晶体管。附图说明附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。图1是根据本公开的一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的结构示意图。图2是根据本公开的又一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的结构示意图。图3是根据本公开的又一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的结构示意图。图4是根据本公开的一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管的聚合物离子液体凝胶中形成双电层效应的示意图。图5是根据本公开的一个实施方式的抗辐照碳纳米管晶体管(P型离子胶碳纳米管场效应管)的转移特性曲线。图6是根据本公开的一个实施方式的具有厚度为5nm的缓冲层的抗辐照碳纳米管晶体管(P型离子胶碳纳米管场效应管)的转移特性曲线。图7是根据本公开的一个实施方式的具有厚度为10nm的缓冲层的抗辐照碳纳米管晶体管(P型离子胶碳纳米管场效应管)的转移特性曲线。图8是根据本公开的一个实施方式的具有厚度为15nm的缓冲层的抗辐照碳纳米管晶体管(P型离子胶碳纳米管场效应管)的转移特性曲线。图9是根据本公开的一个实施方式的具有厚度为20nm的缓冲层的抗辐照碳纳米管晶体管(P型离子胶碳纳米管场效应管)的转移特性曲线。图10为本公开的抗辐照碳纳米管晶体管(离子胶碳纳米管场效应管)辐照后两端电流比和最低电流电压点随缓冲层厚度的变化图。附图标记说明100抗辐照碳纳米管晶体管101抗辐照衬底102碳纳米管粘附层103碳纳米管层104栅介质105漏极106源极107栅极108缓冲层。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。除非另有说明，否则示出的示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗辐照碳纳米管晶体管，其特征在于，包括：/n抗辐照衬底；/n碳纳米管粘附层，所述碳纳米管粘附层形成在所述抗辐照衬底上；/n碳纳米管层，所述碳纳米管层形成在所述碳纳米管粘附层上，所述碳纳米管层作为沟道；以及/n栅介质，所述栅介质为至少在所述碳纳米管层的一部分上形成的聚合物离子液体凝胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗辐照碳纳米管晶体管，其特征在于，包括：
抗辐照衬底；
碳纳米管粘附层，所述碳纳米管粘附层形成在所述抗辐照衬底上；
碳纳米管层，所述碳纳米管层形成在所述碳纳米管粘附层上，所述碳纳米管层作为沟道；以及
栅介质，所述栅介质为至少在所述碳纳米管层的一部分上形成的聚合物离子液体凝胶。


2.根据权利要求1所述的抗辐照碳纳米管晶体管，其特征在于，所述抗辐照衬底为薄膜绝缘材料。


3.根据权利要求2所述的抗辐照碳纳米管晶体管，其特征在于，所述薄膜绝缘材料为聚酰亚胺(PI)薄膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜、或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜。


4.根据权利要求1所述的抗辐照碳纳米管晶体管，其特征在于，所述碳纳米管粘附层为氧化铪、氧化铝、氧化硅、或氧化锆。...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱马光，肖洪山，张志勇，赵建文，彭练矛，
申请(专利权)人：北京元芯碳基集成电路研究院，北京大学，北京华碳元芯电子科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：北京;11