提供一种多指栅（ｍｕｌｔｉｆｉｎｇｅｒ）碳纳米管场效应晶体管（ＣＮＴ ＦＥＴ），其中多个纳米顶栅ＦＥＴ沿着单一碳纳米管、对齐的纳米管的阵列、或纳米管的随机排列的长度被合并在一个指状几何体上。每个单独的ＦＥＴ被设置以便在单一碳纳米管上的栅极指状电极和漏极指状电极之间无几何重叠的结构，从而最小化栅极指状电极和漏极指状电极之间的米勒电容（Ｃｇｄ）。低Ｋ电介质可以用来分隔多指栅ＣＮＴ ＦＥＴ中的源极电极和栅极电极，以进一步最小化源极电极和栅极电极之间的米勒电容。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
0001本专利技术一般涉及纳米管装置领域，更具体地，涉及多指栅 (multifmger)碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)。
技术介绍
0002理论上，许多单壁碳纳米管场效应晶体管(SWNTFET)被预 测具有接近太赫兹(THz)范围的本征截止频率，其中本征指的是，与 调整电导率所需的栅极-源极电容相比，边缘场产生的寄生电容可以忽 略。然而，在实际应用中，此寄生电容常常占有大部分CNTFET的几 何结构。0003当制造一个单独CNTFET时，有益的是能够测量其全部S参 数(或等效的Z、 h或ABCD矩阵)，然后提出等效电路模型，其可以 与理论模型相比较，并且作为基础来构建不只一个CNTFET的更复杂 的电路。然而，实际上，单个CNTFET的高阻抗和低工作电流阻碍了 获得这些测量值的先前尝试。
技术实现思路
0004根据本专利技术的特征，提供在单个纳米管上具有多个指状电极 的纳米管装置。在一个或多于一个实施例中，该纳米管装置包括多指 栅碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)，在其上的多个碳纳米管顶栅场 效应晶体管(FET)使用单壁碳纳米管的一段长度合并成指状几何体。 在一个或多于一个实施例中，低K电介质可以用来分隔多指栅CNT FED中的源极电极和栅极电极，以使源极电极和栅极电极之间的电容(即米勒电容)最小。0005根据本专利技术的另一个特征，提供的纳米管装置包括多指栅碳 纳米管场效应晶体管(CNTFET)，在其上的源极指状电极和漏极指状 电极之间形成多个纳米管，其中多个纳米管可以被对齐或随机形成。0006在一个或多于一个实施例中，使用一个单独的100pim长的单 壁碳纳米管，100个单独的纳米管顶栅场效应晶体管被合并成一个指状 几何体以产生截止频率为7.65GHz的单一晶体管(在去嵌入指状结构 的寄生电容之后)；在去嵌入之前，截止频率为0.2GHz。在去嵌入之 后，最大稳定增益值降到超过15GHz的整数(外推得到的)，并且在 去嵌入之前，最大稳定增益值降到整数2GHz (测得的)。使用此结构， 大于lmW的直流功率和超过1.5mS的跨导(dc)通过组合的装置来维 持。根据此处描述的各种实施例形成的多指栅碳纳米管场效应晶体管(CNTFET)表示重大的进步，其允许纳米管技术在RF和微波频率应 用中使用。0007根据本专利技术的又一个特征，具有多个指状电极的纳米管装置 被用在电路中以放大RF信号和驱动50欧姆的负载，从而提供驱动50 欧姆负载的纳米管放大器。附图说明0008参考下面说明书并结合附图，本专利技术的上述特征和目标将变得更明显，其中相同的参考数字表示相同的元件，并且其中0009图1是根据本专利技术一个实施例的多指栅碳纳米管场效应晶体 管(CNTFET)的示意图。0010图2是根据本专利技术一个实施例的多指栅碳纳米管场效应晶体 管(CNTFET)的一个实施例的扫描电镜(SEM)图像。0011图3A和图3B是根据本专利技术一个实施例的多指栅碳纳米管场 效应晶体管(CNTFET)的部分示意布局图。0012图4A显示室温条件下从根据本专利技术形成的示例性多指栅碳纳 米管场效应晶体管(CNTFET)测得的I-V特性曲线。0013图4B图示说明图4A的示例性多指栅碳纳米管场效应晶体管 (CNTFET)在V^0.5V时的低偏置耗尽曲线。0014图4C图示说明图4A的示例性多指栅碳纳米管场效应晶体管 (CNTFET)在各种偏置条件下的DC和lGHz dWdVds值。0015图5是表示从根据本专利技术形成的示例性多指栅碳纳米管场效 应晶体管(CNTFET)测得的电极电容的图像。0016图6是表示根据本专利技术形成的示例性多指栅碳纳米管场效应 晶体管(CNTFET)的电流增益对频率的图像。0017图7是表示根据本专利技术形成的示例性多指栅碳纳米管场效应 晶体管(CNTFET)去嵌入电极电容之前和之后的MSG的图像。0018图8是显示根据本专利技术的一个实施例用来放大RF信号和驱动负载的示例性电路中的多指栅碳纳米管场效应晶体管(CNT FET)的 电路图。0019图9图示说明图8电路的I-V特性曲线。 具体实施例方式0020本专利技术涉及多指栅碳纳米管场效应晶体管(CNT FET)及其 制造方法。在一个或多于一个实施例中，提供的多指栅碳纳米管场效 应晶体管(CNTFET) IOO具有在单一纳米管102上的多个指状电极， 如图1的示意图所示。多指栅CNT FET IOO包括源极104、漏极106 和栅极108，其分别具有从纳米管102向外延伸的指状电极104a、 106a 和108a。0021在一个或多于一个实施例中，纳米管102是一定长度的碳纳 米管(CNT)，其根据本领域技术人员所知的任何CNT方法通过化学 气相淀积合成。CNT102被淀积在被氧化的高电阻率硅(Si)晶片上， 该硅晶片具有形成于其上的介电层(如300-400nm的二氧化硅(Si02) 层)。使用电子束蚀刻和金属汽化技术在CNT 102上形成金属电极(源 极104、漏极106、栅极108和各自的指状电极104a、 106a和108a)。 在一个或多于一个实施例，金属电极包括30nm钯(Pd)/100nm金(Au) 的双层。汽化的二氧化硅(如具有10nm的厚度)被用作绝缘体，Au 顶栅被汽化。栅极指状电极108a的宽度比源极指状电极104a和漏极 指状电极106a之间的间隙小，以便纳米管102的长度部分不被栅极化。0022例如，可以形成大约为0.8pm的源极-漏极间隙110，而栅极 指状电极108a的宽度大约为0.2pm。图2显示出具有此种尺寸的此种 多指栅CNTFET 100的一个实施例的一部分的SEM图像。在SEM图 像中，在淀积电介质(未显示)之前，右上方的插图中纳米管102是 可见的。在电介质和顶栅被淀积形成后，在SEM图像中，纳米管102是不可见的。0023在一个或多于一个实施例中，总共2x个栅极指状电极108a、 x个源极指状电极104a (在两个方向提供电流)和x个漏极指状电极 106a (在两个方向吸收电流)(其中x〉1)被一起电连接在如此处所述 的芯片上而得到2x个CNT FET，这些CNT FET并联电连接以形成多 指栅CNTFETIOO。在一个实施例中，选择F50以提供100个栅极指 状电极108a、 50个源极指状电极104a和50个漏极指状电极106a，这 些电极电连接在一起得到组合的总共100个单独的并联CNT FET。因 为在相同的纳米管102上制造的每个单独CNT FET通常具有相同的几 何形状，所以希望每个单独的CNTFET的电性质是相同的。通过将在 一个长纳米管102上制造的单独的CNT FET (如100个)的电性质合 并到"芯片上"，可以实现最大稳定增益超过lGHz (即使包括寄生电 容)的纳米管晶体管的性能，同时还通过将电流增加到大的数值(mA) 解决了阻抗匹配问题。然后，源极/漏极/栅极电极104a/106a/108a可以 被电连接到工业标准的共面波导结构(未显示)以与商业的RF探针台 兼容。0024在一个或多于一个实施例中，使用电极几何形状相同的多个 纳米管122的纳米管装置120可以用来代替单个纳米管102。例如，多 个随机取向的SWNT 122可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多指栅纳米管场效应晶体管，其包括： 具有长度的单一纳米管，其形成于基底上； 多个场效应晶体管装置，其形成于所述单一纳米管上并且并联电连接。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：Z于，PJ伯尔克，S麦基南，D王，
申请(专利权)人：射频纳米公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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