一种制备碳纳米管薄膜及薄膜晶体管的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备碳纳米管薄膜的方法，其包括以下步骤：提供一形成有碳纳米管阵列的生长基底；提供一第一基底，将该第一基底覆盖在碳纳米管阵列之上并施加一第一压力于该第一基底，从而使碳纳米管阵列被压形成一过渡碳纳米管膜，该第一基底与过渡碳纳米管膜的结合力比生长基底与过渡碳纳米管膜的结合力大；将该第一基底与生长基底分离，过渡碳纳米管膜被转印至第一基底的表面；提供至少一第二基底，将该第二基底覆盖在过渡碳纳米管膜的表面，施加一第二压力于该第二基底；将第二基底与第一基底分离，过渡碳纳米管膜中的部分碳纳米管由第一基底转印至第二基底，从而在第二基底的表面制得一碳纳米管薄膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备薄膜及晶体管的方法，尤其涉及一种制备碳纳米管薄膜及薄 膜晶体管的方法。
技术介绍
硅电子器件是20世纪的重大专利技术之一。但是按照Moore定律(Moore定律是指IC 上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍)，以硅材料为主 的微电子到2011年的最小尺寸是0. 08微米，达到物理极限，此后将是纳米电子学时代。而碳纳米管以其优异的电学性质和机械性质，成为最有希望代替硅器件的下一代 纳米电子器件。现有技术中通过化学气相沉积法可在硅基底上制备碳纳米管阵列，之后通 过碾压处理该碳纳米管阵列可制得一碳纳米管碾压膜。然而这种碳纳米管碾压膜的厚度较 大，用这种碾压膜一次制备某种器件时显得有些浪费，碳纳米管膜的利用率较低，进而使得 器件成本较高，不适宜大规模生产。
技术实现思路
有鉴于此，提供一种利用率较高、适合大规模生产的制备碳纳米管薄膜的方法实 为必要。本专利技术涉及一种制备碳纳米管薄膜的方法，其包括以下步骤提供一形成有碳纳 米管阵列的生长基底；提供一第一基底，将该第一基底覆盖在碳纳米管阵列之上并施加一 第一压力于该第一基底，从而使碳纳米管阵列被压形成一过渡碳纳米管膜，该第一基底与 过渡碳纳米管膜的结合力比生长基底与过渡碳纳米管膜的结合力大；将该第一基底与生长 基底分离，过渡碳纳米管膜被转印至第一基底的表面；提供至少一第二基底，将该第二基底 覆盖在过渡碳纳米管膜的表面，施加一第二压力于该第二基底；将第二基底与第一基底分 离，过渡碳纳米管膜中的部分碳纳米管由第一基底转印至第二基底，从而在第二基底的表 面制得一碳纳米管薄膜。一种制备薄膜晶体管的方法，其包括以下步骤提供基底和该基底表面形成的碳 纳米管薄膜，该基底和碳纳米管薄膜是通过上述本专利技术的制备碳纳米管薄膜的方法制得的 第二基底和形成于该第二基底表面上的碳纳米管薄膜；间隔形成一源极及一漏极于碳纳米 管薄膜的表面，并使该源极及漏极与上述碳纳米管膜电连接；形成一绝缘层于上述碳纳米 管膜表面；以及形成一栅极于上述绝缘层表面，得到一薄膜晶体管。相对于现有技术，本专利技术提供的碳纳米管薄膜的制备方法过程简单，成本较低，一 份碳纳米管阵列可以多次被转印，容易实现规模生产碳纳米管薄膜并适用于大面积制备薄 膜晶体管等电子器件上，提高了碳纳米管阵列的利用率，相对的降低了制备薄膜晶体管等 电子器件的成本。附图说明图1是本专利技术第一实施例提供的制备碳纳米管薄膜的方法的流程图。图2至图7是本专利技术第一实施例提供的制备碳纳米管薄膜的方法各步骤的状态示 意图。图8是图3中碳纳米管阵列的倾倒方向的示意图。图9是本专利技术第一实施例提供的形成一相变聚合物材料层于所述过渡碳纳米管 膜和第一基底之间的方法的流程图。具体实施例方式为了对本专利技术作更进一步的说明，举以下具体实施例并配合附图详细描述如下。请参阅图1，本专利技术实施例提供一种制备碳纳米管薄膜的方法，其包括以下步骤步骤S10，请参阅图2，提供一形成有碳纳米管阵列10的生长基底20。步骤S20，请参阅图3和图4，提供一第一基底30，将该第一基底30覆盖在碳纳米 管阵列10之上并施加一第一压力于该第一基底30，从而使碳纳米管阵列10被压形成一过 渡碳纳米管膜40。该第一基底30与过渡碳纳米管膜的结合力比生长基底20与过渡碳纳米 管膜的结合力更大。步骤S30，请参阅图5，将该第一基底30与生长基底20分离，过渡碳纳米管膜40 被转移至第一基底30的表面。步骤S40，请参阅图6，提供一第二基底50，将该第二基底50覆盖在过渡碳纳米管 膜40的表面，施加一第二压力于该第二基底50。步骤S50，请参阅图7，将第二基底50与第一基底30分离，过渡碳纳米管膜40中 的部分碳纳米管由第一基底30被转移至第二基底50，从而在第二基底50的表面制得一碳 纳米管薄膜60。在步骤SlO中，所述碳纳米管阵列10包括多个垂直于所述生长基底20的碳纳米 管。所述碳纳米管可以为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管。所述碳纳米管阵 列10可以位于生长基底20的全部表面或部分表面。本实施例中所述碳纳米管阵列10包 括多个间隔设置且相互平行的条带状单壁碳纳米管阵列。所述每一条带状单壁碳纳米管阵 列中多个碳纳米管之间具有一定的间隙。所述单壁碳纳米管阵列为多个彼此平行且垂直于 生长基底20生长的碳纳米管形成的纯单壁碳纳米管阵列。在步骤S20中，所述第一基底30的材料不限，只须满足第一基底30比生长基底20 与碳纳米管有更大的结合力即可。具体地，第一基底30的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS) 或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。本实施例中，第一基底30的材料为PET。PET为柔性、透 明材料且比硅基底与碳纳米管有更大的结合力。所述第一压力应满足其具有一个平行于所述碳纳米管阵列10中碳纳米管的轴向 且指向生长基底20的方向的分力。优选地，所述第一压力的方向可为平行于所述碳纳米管 阵列10中碳纳米管的轴向且指向生长基底20的方向。若第一压力的方向为平行于所述碳纳米管阵列10中碳纳米管的轴向且指向生长 基底20的方向，则第一压力大于等于1兆帕，优选地为10-15兆帕。施加该第一压力的时间不少于5秒钟，优选地为不少于60秒。在该第一压力的作用下，该第一基底30将会压倒 位于生长基底20之上的碳纳米管阵列10，从而使碳纳米管阵列10形成一过渡碳纳米管膜 40，同时在该第一压力的作用下，过渡碳纳米管膜40与第一基底30较好的结合在一起。本实施例中所述第一压力通过一压印机提供，所述压印机具有一光滑的压面，该 压面提供一平行于所述碳纳米管阵列中碳纳米管的轴向的力而压倒碳纳米管阵列10。本 实施例中，该第一压力的大小为12兆帕，施加该第一压力的时间为60秒。理论上而言，在 该第一压力作用下碳纳米管阵列10中的碳纳米管可以沿任意方向倾倒。然而，若碳纳米管 阵列10具有一定的形状，则碳纳米管阵列10中的碳纳米管优选地沿某一碳纳米管数量较 少的方向倾倒，从而减小倾倒阻力。本实施例中，碳纳米管阵列包括多个条带状碳纳米管阵 列。由于沿条带的长度方向生长有较多的碳纳米管，则碳纳米管在沿条带长度方向倾倒的 过程中将承受较大的阻力。因此，碳纳米管优选的倾倒方向为沿条带的宽度方向。第一基 底30同条带状碳纳米管阵列接触后，同时由于第一基底30同碳纳米管有较好的结合力，因 此，在第一压力的作用下，条带状碳纳米管阵列的倾倒方向为沿条带的宽度方向的一侧倾 倒。由于多个条带状碳纳米管阵列沿宽度之间存在一定距离的间隙，因此沿条带的宽度方 向倾倒的碳纳米管会倾倒至条带之间的间隙处。同时，伴随着碳纳米管的倾倒，第一基底30 同压面有一个相对的滑移。请参阅图8，其中b为一碳纳米管条带的宽度，a为一碳纳米管 条带的长度。由图8中可以看出，碳纳米管条带沿宽度方向倾倒，相互间隔的碳纳米管条带 之间存在一定的间隙，从而使碳纳米管倾倒于该间隙中。碳纳米管阵列倾倒后形成过渡碳纳米管膜40。过渡碳纳米管膜40的厚度为20-30 微米，过渡碳纳米管膜40的厚度取决于碳纳米管条带的宽度b。过渡碳纳米管膜40中包括 多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备碳纳米管薄膜的方法，其包括以下步骤：提供一形成有碳纳米管阵列的生长基底；提供一第一基底，将该第一基底覆盖在碳纳米管阵列之上并施加一第一压力于该第一基底，从而使碳纳米管阵列被压形成一过渡碳纳米管膜，该第一基底与过渡碳纳米管膜的结合力比生长基底与过渡碳纳米管膜的结合力大；将该第一基底与生长基底分离，过渡碳纳米管膜被转印至第一基底的表面；提供至少一第二基底，将该第二基底覆盖在过渡碳纳米管膜的表面，施加一第二压力于该第二基底；将第二基底与第一基底分离，过渡碳纳米管膜中的部分碳纳米管由第一基底转印至第二基底，从而在第二基底的表面制得一碳纳米管薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑刚，李群庆，谢晶，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]