氣膠法突破奈米碳管薄膜之製備瓶頸
- 上線日期：2009/4/24 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
以往要大量製作以奈米碳管為基礎的元件，多半是透過轉印(transfer printing)預先長好的碳管網絡(CNT-networks)，或是沉積碳管懸浮溶液。最近芬蘭赫爾辛基科技大學(Helsinki University)及諾奇亞的奈米科學實驗室發展出另一種新方法，可在室溫下直接透過乾式沉積在基板上形成碳管網絡，開啟了低成本量產高效能薄膜電晶體的可能性。
這項技術首先以氣膠法(aerosol methods)合成單壁式奈米碳管，利用懸浮催化劑於一氧化碳為碳源氣體下生成碳管，接著讓一氧化碳為載流氣體將碳管帶至低溫區進行沉積，藉由靜電沉積法(electrostatic precipitator, ESP)，便能在室溫下於硬/軟性基板上形成一均勻的網狀碳管薄膜。
這種碳管薄膜所製成的薄膜電晶體比有機材料製成者性能更好，同時也具備低成本的優勢。此外，此項技術是單一步驟，不像其他多步驟沉積技術會在過程中破壞碳管的本徵特性，而低溫沉積對於某些無法承受高溫製程的基板在應用上尤其重要，例如電子紙、電子標籤(smart tags)、可撓式顯示器及人造皮膚。
為了驗證這種乾式沉積碳管薄膜的電晶體元件特性，研究者製作了兩種類型的電晶體元件架構：一為製作於傳統基板(Si/SiO2)上的背閘極式電晶體(bottom-gate transistors)，另一為製作於軟性高分子基板上的頂閘極式電晶體(top-gate transistors)。實驗結果證實元件具有高的操作性能，其開關比(on/off ratio)達105，且場效遷移率(field-effect mobilityes)可高達4 cm2/V·s。
該小組也分析了背閘極碳管電晶體在轉換特性，他們發現利用單原子層沉積法(atomic layer deposition, ALD)於碳管薄膜上沉積一氧化鋁層，可以幾乎完全消除遲滯(hysteresis)現象。詳情請見近期Nanotechnology 20, 085201 (2009)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/38342
譯者:蘇清源(清華大學工程與系統科學研究所)
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