集成电路材料的制备方法和制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种集成电路材料的制备方法及应用该制备方法的制备装置，含有金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管的液体从同一个入口进入同一个容器，在所述容器中受到变换的磁场的作用后，混合的金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管分离，分离之后的半导体性碳纳米管和金属性碳纳米管分别两个出口流出。使用本发明专利技术的制备方法和制备装置制造的半导体性碳纳米管和金属性碳纳米管的纯度高，可以大大提高使用半导体性碳纳米管的集成电路的产品良率。同时，由于本发明专利技术的制备方法简单易行，成本低廉，因此采用本发明专利技术的制备装置将可以大大降低高纯度碳纳米管的制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集成电路材料的制备方法，以及应用该制备方法的一种制备集成 电路材料的装置，其中制备所得的集成电路材料主要为半导体性碳纳米管、金属性碳 纳米管、以及单原子层碳。
技术介绍
随着集成电路的发展，基于硅材料的晶体管的继续縮小日益困难。半导体性碳纳 米管由于具有小体积和电导率高的特点，在为了集成电路制造中具有很高的应用价 值，而且由半导体性碳纳米管组成的场效应管可以实现类似金属一氧化物一硅 (metal-oxide-silicon, M0S)场效应管的功能。图1是一个碳纳米管场效应管，栅 极101和半导体性碳纳米管104之间有一层绝缘体进行绝缘，通过对栅极101施加电 压，源极102和漏极103之间的电流大小可以被控制。目前，在半导体性碳纳米管的制造过程中，往往伴随着金属性碳纳米管的产生。 当图1中的半导体性碳纳米管104被金属性碳纳米管取代后，这个场效应管的源极和 漏极之间的电流是不受栅极的电压所控制的，也就是说，这个由金属性碳纳米管构成 的场效应管是失效的。因此，半导体性碳纳米管和金属性碳纳米管的分离对制造场效 应管是至关重要的。参阅中国专利申请第200580026051.0号，目前分离半导体性碳纳米管和金属性 碳纳米管的方法通常是离心分离，采用表面活性剂吸附碳纳米管，使不同特性的碳纳 米管在吸附后的重量发生变化，然后再离心提纯。这种方法需要使用特殊的表面活性 剂和长时间的离心提纯工序，价格昂贵，同样也就不易于大规模生产。本专利技术将此专利所记载的内容作为现有技术进行引用。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种分离碳纳米管的新技术，简单易行， 成本低廉。本专利技术还提出了一种应用该技术的制备装置。4一种集成电路材料的制备方法，包括如下步骤a) 将集成电路材料浸泡在导电液体中；b) 将所述导电液体倒入一容器中；c) 在所述容器的四周设置两对磁力线相互垂直或接近垂直的磁极，相对的两个 磁极形成一磁场，所述两对磁极的磁力线都穿过所述容器；d) 移动其中任意一对磁极，使所述集成电路材料在所述容器中受到变换的磁场 的作用；e) 分别收集分离开的集成电路材料。进一步地，所述步骤a中集成电路材料为至少包含金属性碳纳米管，半导体性碳 纳米管的混合材料。所述集成电路材料的制备方法实质为金属性碳纳米管与半导体性 碳纳米管的分离方法，步骤d中所述集成电路材料在所述容器中受到变换的磁场的作 用而使混合的集成电路材料分离。再进一步地，所述导电液体为电解液或者有一定电导率的有机溶剂。所述任意一 对磁极产生的磁场为永久磁场或电磁场，其强度为0. 00001_10特斯拉。更进一步地，所述步骤d中任意一对磁极的移动方向为垂直于或接近垂直于自身 形成的磁力线即位于两对磁极所产生的磁力线组成的平面内的上下方向，或者垂直 于两对磁极所产生的磁力线组成的平面的前后方向。所述步骤d中，当移动其中任意一对磁极时，还可以对调该对磁极的极性，或者 对调另一对磁极的极性。此时可以采用电磁铁，只需改变电流方向即可对调磁极的极 性。一种应用上述集成电路材料制备方法的制备装置，包括一个容器，所述容器包括 一个入口，以及相隔一定距离的第一出口和第二出口，所述容器的四周设置有两对磁 力线相互垂直或接近垂直的磁极，相对的两个磁极形成一磁场，所述两对磁极的磁力 线都穿过所述容器；其中任意一对所述的磁极可以相对于所述容器移动。上述的制备装置按次序连续连接而形成一种集成电路材料的多级制备装置，上一 级制备装置的第一出口对准连接于下一级制备装置的入口。所述第一出口用于收集半导体性碳纳米管或者金属性碳纳米管，即半导体性碳纳 米管含量较多的导电液体或者金属性碳纳米管含量较多的导电液体。相应的，第二出 口可以收集金属性碳纳米管或者半导体性碳纳米管。这样，通过多级的分离制备，可以得到更纯的半导体性碳纳米管或者金属性碳纳米管。本专利技术的制备方法所具有的有益效果是用简单可靠的方法将金属性碳纳米管和 半导体性碳纳米管分离开来。由于这种方法直接利用了金属性碳纳米管和半导体性碳 纳米管在特殊磁场中具有不同电导率的特点，因此分离技术的选择性高，分离后材料 的纯度也比现有技术能得到的纯度高。采用本专利技术的制备装置后，高纯度的金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管都可以 被分别提纯出来，这将大大提高使用半导体碳纳米管制造的集成电路的良率。同时， 由于本专利技术的制备方法简单易行，成本低廉，因此采用本专利技术的制备装置将可以大大 降低高纯度碳纳米管的制造成本。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明.-图1是基于半导体性碳纳米管的场效应管结构图； 图2是本专利技术的集成电路材料制备方法的示意图； 图3是本专利技术的集成电路材料制备过程中碳纳米管的微环境示意图； 图4至图6是图2中磁极201与202运动以及磁力线方向变化之后碳纳米管移动 的具体实施例的示意图7是根据本专利技术所提出的制备方法而构成的单级的集成电路材料制备装置； 图8是根据本专利技术所提出的制备方法而构成的多级的集成电路材料制备装置。具体实施例方式图2是本专利技术的集成电路材料制备方法的示意图，即如何分离金属性碳纳米管和 半导体性碳纳米管的方法的示意图，其中，碳纳米管205为多根金属性碳纳米管中的 一根，碳纳米管206为多根半导体性碳纳米管中的一根。上述这些碳纳米管被浸泡在 容器210中的液体中。所述液体是电解液或者有一定电导率的有机溶剂。磁极201是 N极或者S极，而磁极202为S极或者N极。这样，磁极201与磁极202这两个相对 的磁极构成了一个磁场。磁力线211-a， 211-b， 211-c， 211-d表示所述磁极201和 磁极202之间的磁力线。相对垂直于磁力线211-a, 211-b， 211-c， 211_d的磁力线 212-a， 212-b， 212-c， 212_d有另一对磁极203和磁极204所产生。上述的两对磁极都设置在容器210的四周。当磁极201与磁极202分别沿方向208与方向209向上运动，并且磁力线与金属 性碳纳米管205不完全平行时，磁极201与磁极202之间的磁力线会切割金属性碳纳 米管205。根据楞次定律，切割磁力线的运动会在碳纳米管中产生电势。图3给出了 图2中所示碳纳米管205所处的微环境。磁力线311-a与311_b代表着磁场的方向。 因为碳纳米管处于可导电的液体中，切割磁力线所产生的电势会通过碳纳米管和液体 中的阴离子301和阳离子302形成电流回路。因为金属性碳纳米管的电阻远远小于半 导体碳纳米管的电阻，流过金属性碳纳米管的电流会大于半导体碳纳米管的电流。在 图2中，当通过碳纳米管205和碳纳米管206的电流与磁极203和204之间的磁力线 存在一定夹角时，会产生洛仑兹力。该洛仑兹力会导致碳纳米管移动。由于通过金属 性碳纳米管205的电流比通过半导体性碳纳米管206的电流大，碳纳米管205的移动 速度就比碳纳米管206的移动速度大，也就是说，在相同的时间内，碳纳米管205的 移动距离比碳纳米管206的移动距离长。因为移动距离的不同，金属性碳纳米管和半 导体性碳纳米管就可以得到分离。图4是图2中磁极201与202运动之后碳纳米管移动的示意图。该图指出了在磁 极201和202垂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成电路材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，　ａ）将集成电路材料浸泡在导电液体中，所述集成电路材料为至少包含金属性碳纳米管，半导体性碳纳米管的混合材料；　ｂ）将所述导电液体倒入一容器中；　ｃ）在所述容器的四周设置两对磁力线相 互垂直的磁极，相对的两个磁极形成一磁场，所述两对磁极的磁力线都穿过所述容器；　ｄ）移动其中任意一对磁极，使所述集成电路材料在所述容器中受到变换的磁场的作用而使金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管分离；　ｅ）分别收集分离开的集成电路材料。

【技术特征摘要】
1、一种集成电路材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤，a)将集成电路材料浸泡在导电液体中，所述集成电路材料为至少包含金属性碳纳米管，半导体性碳纳米管的混合材料；b)将所述导电液体倒入一容器中；c)在所述容器的四周设置两对磁力线相互垂直的磁极，相对的两个磁极形成一磁场，所述两对磁极的磁力线都穿过所述容器；d)移动其中任意一对磁极，使所述集成电路材料在所述容器中受到变换的磁场的作用而使金属性碳纳米管与半导体性碳纳米管分离；e)分别收集分离开的集成电路材料。2、 如权利要求1所述的集成电路材料的制备方法，其特征在于所述步骤d中 任意一对磁极的移动方向为垂直于自身形成的磁力线。3、 如权利要求2所述的集成电路材料的制备方法，其特征在于所述步骤d中， 当移动其中任意一对磁极时，对调该对磁极的极性，或者对调另一对磁极的极性。4、 如权利要求3所述的集成电路材料的制备方法，其特征在于所述磁极的移 动为往复移动。5、 如权利要求1所述的集成电路材料的制备方法，其特征在于所述导电液体 为电解液或者...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，张世理，
申请(专利权)人：苏州东微半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]