形成单层纳米结构的方法和器件以及包含这种单层的器件技术

提供了形成纳米结构阵列或对纳米结构阵列形成图案的方法。所述方法涉及在包含纳米结构缔合基团的涂层上形成阵列，用光刻胶形成图案，和／或用器件促进形成阵列。还提供了用来形成纳米结构阵列的相关器件，以及包含纳米结构阵列的器件（例如存储器）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及纳米
更具体地，本专利技术涉及形成(例如)预定尺寸和 /或处于预定位置的纳米结构阵列，例如单层阵列的方法和器件，还涉及包含这种纳米结构 阵列的器件(例如存储器)。
技术介绍
单层纳米结构(例如量子点)可用作许多光电子器件，如LED和存储器的元件(例 如，可参见 Flagan 等题为"Aerosol silicon nanoparticles for use in semiconductor device fabrication”的USPN 6586785)。产生这种单层的方法包括通过分子束外延生长 法生在固体上原位生长量子点，以及利用量子点上的脂族表面活性剂与沉积在量子点上 的芳族共轭有机材料之间的相分离。 然而，前一技术很难放大，不能形成大量单层，而后一技术产生的纳米结构层嵌入在厚有机 基质当中或位于该基质之上，这种基质的存在对于许多器件制造过程来说是不利的。因此，需要能够简单并可重现形成单层纳米结构的方法。除了其他方面之外，本发 明还提供了这种方法。通过研究以下内容，将能获得对本专利技术的完整理解。
技术实现思路
本文描述了形成纳米结构阵列或对纳米结构阵列形成图形的方法，所述纳米结构 阵列是如有序或无序的单层阵列。所述方法涉及在含有纳米结构缔合基团的涂层上形成阵 列、用光刻胶形成图案和/或用器件促进形成阵列。所述阵列任选在预定位置形成和/或 具有预定的尺寸。还提供了与所述方法相关的器件，以及包含纳米结构阵列的器件。例如，4一个方面，本专利技术提供了包含纳米结构的小单层阵列的存储器。一类通用实施方式提供了形成纳米结构阵列的方法。所述方法中，提供第一层，该 层用含有纳米结构缔合基团的组合物涂覆，从而提供经涂覆的第一层。将一批纳米结构沉 积在经涂覆的第一层上，从而使纳米结构与纳米结构缔合基团缔合。除去未与纳米结构缔 合基团缔合的任何纳米结构，而纳米结构单层阵列保持与经涂覆的第一层缔合。第一层可以包含基本上任何所需的材料，包括但不限于介电材料，如氧化物或氮化物。第一层 任选沉积在基材上，例如包含半导体的基材。在一类实施方式中，第一层的厚度约为1-10 纳米，例如3-4纳米。所述基材可包含源区、漏区和位于源区与漏区之间且在纳米结构单层 阵列下面的沟道区；所述方法包括将控制介电层置于每个纳米结构的单层阵列之上，将栅 电极置于该控制介电层上面，从而将纳米结构阵列引入晶体管。所述方法可用来在同一表面上形成多个纳米结构的阵列。因此，在一类实施方式 中，用组合物涂覆第一层的两个或多个离散区域(例如大于或等于10个，大于或等于50 个，大于或等于100个，大于或等于1000个，大于或等于1 X IO4个，大于或等于1 X IO6个， 大于或等于1XIO9个，大于或等于1 X 101°个，大于或等于1 X IO11个，大于或等于1 X IO12 个)。每个区域占据第一层上的预定位置。因此，当在第一层的涂覆区上沉积多个纳米结构 并除去未与纳米结构缔合基团相缔合的纳米结构之后，两个或多个纳米结构的离散单层阵 列保持与经涂覆的第一层相缔合。一个方面，纳米结构的缔合基团与纳米结构表面相互作用。在一类示例性实施方 式中，纳米结构缔合基团包含硫醇基团。因此，所述经涂覆的第一层包含例如含硫醇化合物 的自聚集的(self-assembled)单层。所述组合物可包含例如巯基烷基三氯硅烷、巯基烷基 三甲氧基硅烷或巯基烷基三乙氧基硅烷，例如其中的烷基包含3-18个碳原子(例如12-巯 基十二烷基三甲氧基硅烷)。所述组合物任选包含两种或多种不同化合物的混合物。例如， 所述组合物可包含长链巯基硅烷(例如巯基烷基三氯硅烷、巯基烷基三甲氧基硅烷或巯基 烷基三乙氧基硅烷，其中烷基包含8-18个碳原子)和短链巯基硅烷(例如巯基烷基三氯 硅烷、巯基烷基三甲氧基硅烷或巯基烷基三乙氧基硅烷，其中烷基包含8个或更少的碳原 子)，其中长链巯基硅烷中的烷基至少比短链巯基硅烷中的烷基都含一个以上的碳原子。此 例子中，可以改变长链和短链巯基硅烷的比例，以调节在纳米结构上的表面。例如，长链巯 基硅烷与短链巯基硅烷之摩尔比在约1 10-1 10000之间(例如摩尔比约为1 100 或 1 1000)。纳米结构任选与表面活性剂或其他表面配体缔合。在一类实施方式中，各纳米结 构包含一个涂层，该涂层包含与纳米结构表面缔合的配体，例如包含硅倍半氧烷配体。一个方面，各纳米结构包含一个涂层，该涂层含有与纳米结构表面缔合的配体，纳 米结构的缔合基团与该配体相互作用。在一些实施方式中，配体包含硅倍半氧烷。在一类实施方式中，配体与纳米结构缔合基团之间的相互作用是非共价性的。举 例而言，该组合物可包含3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTEQ、十二烷基三氯硅烷、十八烷基 三氯硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷或十八烷基三乙氧基硅烷。在另一类实施方式中，纳米结构缔合基团与配体形成共价键。该组合物任选可以 光活化，这样只需要进行曝光后，在配体与纳米结构缔合基团之间形成共价键。在这种实施方式中，所述方法包括将第一涂覆层的一个或多个离散区域(例如，大于或等于2个，大于 或等于10个，大于或等于50个，大于或等于100个，大于或等于1000个，大于或等于1 X IO4 个，大于或等于1XIO6个，大于或等于1 X IO9个，大于或等于1 X 101°个，大于或等于1 X IO11 个，大于或等于IXIO12个)曝光，每个区域都在第一涂覆层上占据预定的位置。本领域已 知有大量的可光活化的化合物，它们均可用于本专利技术的实施。例如，该组合物可包含苯基叠 氮基，该基团在被光活化时可与(例如)硅倍半氧烷配体形成共价键，其中硅倍半氧烷配体 包含一个与纳米结构表面缔合的涂层。在一类实施方式中，涂覆第一层的组合物包含硅烷。可一步或分多步施涂组合物， 形成涂层。例如，在某些实施方式中，用组合物涂覆第一层的步骤涉及先用第一化合物涂覆 第一层，然后用第二化合物涂覆第一层，所述第二化合物与第一化合物发生相互作用，且包 含纳米结构的缔合基团。例如，第一层可先用作为第一化合物的3-氨基丙基三乙氧基硅 烷(APTEQ涂覆，然后用作为第二化合物的N-5-叠氮基-2-硝基苯甲酰氧基琥珀酰亚胺 (ANB-NOS)涂覆。在一类实施方式中，将纳米结构分散在至少一种溶剂中形成溶液，将该溶液沉积 在经涂覆的第一层上，从而将一批纳米结构沉积在经涂覆的第一层上。可以利用(例如) 蒸发将溶剂从沉积的纳米结构上部分或完全清除，但不是必须清除。可以通过(例如)用 至少一种溶剂洗涤，方便地清除所有未与纳米结构的缔合基团相缔合的纳米结构。一个方面，由上述方法形成的纳米结构单层阵列(或多个阵列中的每一个阵列) 包括有序阵列，例如六方密堆积的单层阵列。然而，对许多应用并不需要有序阵列。例如， 对用于存储器件的阵列来说，只要无序阵列中的纳米结构达到足够的密度，它们就不必形 成有序的阵列。因此，另一个方面，纳米结构的单层阵列包括无序阵列。在一类实施方式中，所述阵列(或者通过所述方法产生的多个阵列中的每个阵 列)具有高密度的纳米结构。例如，纳米结构的单层阵列的密度任选大于约IXIOltl个纳米 结构/厘米2，大于约1XIO11个纳米结构/厘米2，大于约1 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成纳米结构阵列的方法，该方法包括：提供固体载体，所述载体在其表面包含至少一个垂直的不连续部分，所述不连续部分包含表面上的突起或凹陷，突起或凹陷处在于固体载体的预定位置；在固体载体上沉积溶液，所述溶液包含分散在至少一种溶剂中的纳米结构；蒸发至少部分溶剂，使纳米结构聚集在突起上或凹陷中成阵列。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DL希尔德，KC克鲁登，段镶锋，刘超，JW帕斯，
申请(专利权)人：奈米系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]