单壁碳纳米管NEMS器件及其在纳米集成电路中的应用.pdf

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1、单壁碳纳米管NEMS器件及其在纳米集成电路中的应用Single-walledCarbonNanotubeNEMSDevicesanApplicationsinNano--integratedCircuit作者姓学位类2011年4月答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：乡治品廖貔趟籀友委员：≯以衫、诊2六灰缓磁渔舍≥凡易V)徽短⋯㈡伊八学位论文作者签字：签字日期：1夕(，l，眩1肜学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解金匿王些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的

2、复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金旦墨王些太兰．_可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：签字日期：v(，I．叱砂髫学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师签名：签字日期：电话：邮编：．八彬如心，台∽公丫衫，72路中的应用碳纳米管具有一些独特的电学性质，在纳米电子学中有很好的应用前景。纳米器件“由下至上"制作的工艺。是在纳米技术和纳米材料的基础之上发展起来的。

3、随着基于碳纳米管纳米器件研究的深入发展，电子学将在真正意义上从微电子时代进入纳电子时代。本论文研究的主要内容包括碳纳米管的分散、碳纳米管随机网络场效应器件的制备、电学信号的测试分析等。首先，采用超声分散法将碳纳米管粉末和乙醇溶液，通过不同的超声时间制备出碳纳米管和乙醇的混合液，用直接滴定法和竖直旋转提拉法把分散好的碳纳米管转移到硅基上。对分散工艺参数，时间，提取方法做了系统分析和研究，获得了较好的分散工艺条件。分析表明，用此分散工艺在硅基上制备出的碳纳米管随机网络薄膜，团聚相对较少，碳纳米管的长度平均为1

4、0urn。接着，针对制备碳纳米管随机网络场效应晶体管的工艺流程，设计了正确方便制各器件的光刻掩膜板。随后，分别采用光刻法和荫罩式电子束蒸发法两种方案制备了基于碳纳米管随机网络的底栅场效应晶体管。两种方案皆用带有氧化层的重掺杂硅片作为器件基体，其中重掺杂的Si基作为晶体管的背栅，300rim厚的Si02为栅极绝缘层；分散好的碳纳米管随机网络作为器件的导电沟道；金(Au)作为制备器件漏源电极的材料，成功制备了碳纳米管随机网络底栅场效应晶体管。系统研究了碳纳米管随机网络底栅场效应晶体管的各项电学特性，电学性能测

5、试表明制备的器件为P沟道场效应晶体管，碳纳米管随机网络的电导随栅压的增加(减小)而减小(增加)。器件的跨导、载流子迁移率、阈值电压和亚阈值摆幅分别为32．6nS、15．4cm2／Vs、-7．3V和20V／dec，并在300℃下对碳纳米管随机网络底栅场效应器件进行十分钟退火处理，改良了器件的电学特性。通过对测试得到的电学信号分析可知，退火降低了了碳纳米管随机网络与金属电极的接触势垒，使得输出特性曲线更加平滑，电流比退火前提高了近一个数量级，跨导也有所提高。最后，对碳纳米管随机网络薄膜在柔性基底弯折情况下电阻

6、的变化进行了初步研究，测试信号表明，薄膜电阻并不随柔性基底的弯折而发生较大的变化。关键词：单壁碳纳米管随机网络；场效应晶体管；超声分散；跨导；迁移率；柔性基底ISingle-waftedCarbonNanotubeNEMSDevicesandApplicationsinNano—integratedCircuitABSTRACTCarbonnanotubes(CNT)havesomeuniqueelectricalproperties，inthefieldofnano—electronicshasaver

7、ygoodprospect．Nano-devices‘‘bottom-up’’productionprocessdevelopisbaseonnano-technologyandnano·materials．Withtheresearchofnano—scaledevicesbasedoncarbonnanotubesfurtherdevelopment，electronicswillfromthemicro·electronicintothenano·electronicgeneration．Thema

8、incontentofthisthesisincludethepreparationofcarbonnanotubesdispersedmaterials，deviceprocessing，testingofelectricalsignals，etc．First，ultrasonicdispersionmethodsareusedforthedispersionofcommercialCVDgrowncarbonnanotub