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在微电子集成技术日益受到挑战的今天,纳米电子技术被认为是下一代电子技术的发展方向。美国、日本等发达国家都在投入大量的人力、资金进行纳米技术基础研究。在国内,纳米电子技术受到了前所未有的重视,有望成为中国赶超国际先进技术的突破点。因此,开展纳米电子技术研究对国家科学技术发展有着极其重要的意义。
本文主要对碳纳米管场效应管的制备以及电学特性进行了研究,内容涉及电学测量系统的软件编写,纳电极的设计制备,碳纳米管的制备以及掺氮改性,场效应管的制备以及电学测量等。
电学测量系统的软件编写目的是提高实验测量工作效率,使得数据采集工作自动化。该软件用VB写成,代码简短,界面美观,操作方便。
纳电极的设计制备是实验研究的重点之一。一般的制备纳电极的工艺模式是首先设计好电极图形和相应参数,然后在微电子加工厂进行加工。但是由于一些原因,制备的纳电极存在一些加工和材料问题,因此还需要对加工后的电极进行后续处理。化学处理方法可以对纳电极参数和结构在一定程度上进行优化,FIB技术在优化纳电极和碳纳米管的接触上也是研究的内容之一。另外,文中还研究了影子镀膜法制备纳电极的方法。该方法简单经济,能很方便的制备出间隙非常小的金纳电极,金纳米间隙可以控制在200m左右。
碳纳米管是用CVD方法制备和掺氮改性的。经过分散后,即可滴散在制备好的纳电极上以制备出碳纳米管场效应晶体管。纳电极制备工艺对场效应管性能的影响非常大。文中介绍了用不同方式制备的纳电极对场效应管的影响。用Al电极制备的碳纳米管场效应管虽然在门电压调制下具有一定的开启效应,但是电流往往较小,关闭状态电流可小于0.1nA,而且其源漏电流在正负偏压下表现出不对称;而用FIB制备的样品,电流较大,且稳定,开启幅度也较大,可达104。并且在FIB制备的样品中测量到双极性输运行为。碳管的性质对器件的影响也很关键。一般的多壁管制备出的碳纳米管场效应管表现出p型输运特性,而用掺氮改性后的碳管制备的器件则显示出n型输运特性。