产综研使用高纯度半导体碳纳米管
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导 读:
日本产业技术综合研究所(产综研)宣布,成功使用高纯度半导体单层碳纳米管(swcnt)制成了晶体管。晶体管的导通/截止比(导通时与截止时的漏极电流之比)为1×105以上,载流子迁移率超过2cm2/vs。
产综研开发了可获得高浓度swcnt的技术,并在晶体管制造中采用了该技术。首先,以共轭高分子——聚芴(polyfluorene,pfo)为分散剂将市售的swcnt原料粉末分散到溶液中,并连续进行3万转/以上的超离心分离后,提取出选择性分离出来的半导体swcnt的上层澄清液。在去除pfo之后,将半导体swcnt溶液涂布在底板上,从而形成半导体swcnt膜。使用swcnt薄膜制成的晶体管,成本比较低,非常适于量产,而且容易增大面积。但是,即便是有少许的半导体swcnt以外的金属swcnt及金属杂质混入的话,也会导致晶体管的性能显著下降。因此,迫切需要开发出能够分离和提取高纯度半导体swcnt的技术。
此次,产综研为了制成高质量半导体swcnt薄膜,进行了60分钟的超离心分离,并将金属swcnt等杂质去除至检测极限以下。而且,还设法去除了超离心分离后残存在半导体swcnt分散溶液中的pfo。除了进行过滤、清洗及加热处理之外,还对采用旋涂等方法实现薄膜化的条件进行了研究。
在制作薄膜时,为了提高晶体管的特性,采用了介电电泳法,在制作薄膜的同时,统一了任意取向的swcnt的方向。具体做法是在预制电极对上滴注半导体swcnt分散液,对电极间施加交流电场,使溶媒蒸发。通过这种方法,能够使swcnt向电极之间聚集,同时按照电场方向取向。
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