确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法.pdf

确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法，该方法按如下步骤进行：a、准备不同长度的样本；b、制备不同密度的碳管薄膜；c、测量薄膜晶体管的性能，绘制开关比-迁移率相互关系图；d、AFM表征晶体管通道薄膜；e、计算密度。

权利要求书1.  确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法，该方法按如下步骤进行：a、准备不同长度的样本；b、制备不同密度的碳管薄膜；c、测量薄膜晶体管的性能，绘制开关比-迁移率相互关系图；d、AFM表征晶体管通道薄膜；e、计算密度。进一步的，所述薄膜晶体管为碳纳米管，所述碳纳米管可以是单壁碳纳米管，多壁碳纳米管。2.  如权利要求1所述的确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法，其特征是所述碳纳米管样本由DGU方法制备，密度梯度介质溶液由体积百分比60％的碘克沙醇和适量的2wt％脱氧胆酸钠溶液或碳纳米管的溶液构成，碳纳米管密度为0.8～1.2mg/ml，将置有上述密度梯度介质溶液的离心管在24,600～153,700g，5℃的条件下高速离心94～18小时，随后，离心管中的悬浮液被提取了10层/mL。3.  如权利要求1所述的确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法，其特征是所述碳管薄膜由点滴法制备，其具体方法是：将不同长度的碳管样本用2wt％脱氧胆酸钠溶液调到0.01～0.04mg/ml浓度，将稀释过的不同长度的碳管溶液分别滴到薄膜晶体管的通道上形成活性层，不同体积的碳管溶液用于产生各种密度的碳管薄膜，接着室温自然晾干后用甲醇冲洗。

说明书确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法
技术领域
本发明涉及化工领域，尤其是涉及一种确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法。
背景技术
单壁碳纳米管在导电膜，晶体管，传感器等领域有着良好的应用前景。与用单根碳管制备的晶体管相此，由单壁碳纳米管构成的薄膜展现出了具大的优势，如电子性质的均一性，减少形成导电路径的机会，容易量产等。单壁碳纳米管的金属性，直径和长度等结构特点不仅决定着它的电学性质，也影响着单壁碳纳米管薄膜的构成，从而影响薄膜晶体管(SWCNT-TFTs)的性能。单壁碳纳米管的长度是一个重要的结构参数。根据渗流理论，渗流阈值决定于单壁碳纳米管的密度和长度。由较短碳管构成的薄膜需要更高的密度达到渗流阈值，而更高的碳管密度易形成更多的导电路径，同时降低了薄膜晶体管的性能。所以在薄膜晶体管应用中，我们需要确定由不同长度碳管构成的薄膜的最优密度。
日本的一个研究组用长度分离过的DNA包裹的单壁碳纳米管去制备薄膜晶体管并此较了它们的性能。使用DNA包裹的单壁碳纳米管的优势在于单壁碳纳米管是单根分散的，残留的DNA分子极少，DNA分子对薄膜晶体管性能的影响可以忽略。然而，这种方法的花费过高，不易于大批量生产。表面活性剂包裹的具有不同长度的单壁碳纳米管易大批量生产，这使其在薄膜晶体管工业化应用上有着具大的开发潜力。然而，由表面活性剂包裹的具有不同长度的单壁碳纳米管对薄膜晶体管性能的影响仍待研究。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明提供了一种确定薄膜晶体管所需最优薄膜密 度的方法，本发明将原子力显微镜应用到由表面活性剂包裹的单壁碳纳米管构建的薄膜晶体管中，确立了达到最好器件性能时不同长度的碳管密度的方法，采用的技术方案如下：
确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法，该方法按如下步骤进行：
a、准备不同长度的样本；
b、制备不同密度的碳管薄膜；
c、测量薄膜晶体管的性能，绘制开关此-迁移率相互关系图；
d、AFM表征晶体管通道薄膜；
e、计算密度。
进一步的，所述薄膜晶体管为碳纳米管，所述碳纳米管可以是单壁碳纳米管，多壁碳纳米管。
进一步的，所述碳纳米管样本由DGU方法制备，密度梯度介质溶液由体积百分此60％的碘克沙醇和适量的2wt％脱氧胆酸钠溶液或碳纳米管的溶液构成，碳纳米管密度为0.8～1.2mg/ml，将置有上述密度梯度介质溶液的离心管在24,600～153,700g，5℃的条件下高速离心94～18小时，随后，离心管中的悬浮液被提取了10层/mL。
进一步的，所述碳管薄膜由点滴法制备，其具体方法是：将不同长度的碳管样本用2wt％脱氧胆酸钠溶液调到0.01～0.04mg/ml浓度，将稀释过的不同长度的碳管溶液分别滴到薄膜晶体管的通道上形成活性层，不同体积的碳管溶液用于产生各种密度的碳管薄膜，接着室温自然晾干后用甲醇冲洗。
本发明将原子力显微镜应用到由表面活性剂包裹的单壁碳纳米管构建的薄膜晶体管中，确立了达到最好器件性能时不同长度的碳管密度的方法，适用于各种类型的碳纳米管。
附图说明
图1为确定薄膜晶体管所需最优薄膜密度的方法的流程图。
图2为不同碳管密度制备的薄膜晶体管的开关比-迁移率相互关系图。
具体实施方式
结合图1具体实施例为：
单壁碳纳米管选择(7，6)手性的单壁碳纳米管(Sigma-Aldrich，batch number 94496KJ)，长度分离的具体方法为：将10mg的单壁碳纳米管分别分散在10ml的2wt％脱氧胆酸钠(DOC)中。冰浴中超声1小时，在53,000g下高速离心1小时。将得到的上层溶液作为DGU分离的起始溶液。密度梯度由碘克沙醇(60％(w/v)，Sigma)和适量的2wt％DOC溶液或单壁碳纳米管的溶液构成。从上至下依次为0.5mL of 40％碘克沙醇，0.5mL of 30％碘克沙醇，0.8mL of 20％碘克沙醇(含有0.267mL单壁碳纳米管溶液，和8.2mL of 18％碘克沙醇)。接着以98,300g，5℃在离心机中高速离心24小时。得到长度为150和500nm的样本。将不同长度的碳管样本用2wt％DOC溶液调到适宜浓度，500nm长的碳管溶液浓度调整为0.02mg/ml，150nm长的碳管溶液浓度调整为0.04mg/ml。将稀释过的不同长度的碳管溶液分别滴到薄膜晶体管的通道上形成活性层，不同体积的碳管溶液用于产生各种密度的碳管薄膜。对于500nm长的碳管溶液所需体积为1.6～2.2μl，150nm长的碳管溶液需要2.4～3.6μl。接着室温自然晾干后用甲醇冲洗。将制备好的薄膜晶体管进行性能检测，绘制开关此-迁移率相互关系图，选出最好的器件性能，结合表1进行AFM检测。

表1：不同长度碳管所需的最优碳管束密度
由于晶体管通道上的碳管会形成碳管束，形成六面体堆积，可以计算出对于500nm长的碳管，所需的最优碳管密度为58×3＝174/μm2，150nm长的碳管，所需的最优碳管密度为110×7＝770/μm2。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。