碳納米管復合膜的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種碳納米管復合膜，尤其是表現(xiàn)半導體性的碳納米管復合膜。
【背景技術】
[0002] 近幾年來，隨著碳納米管研究的不斷深入，其廣闊應用前景不斷顯現(xiàn)出來。例如， 由于碳納米管所具有的獨特的半導體性能，可將其應用于薄膜電子器件，比如薄膜晶體管。
[0003] 由于通過化學沉積法直接生長得到的碳納米管為混合型的碳納米管，其中有1/3 碳納米管表現(xiàn)出金屬性，因而不能作為半導體材料直接應用于薄膜電子器件。為了將碳納 米管作為半導體材料應用于薄膜電子器件，需要將其中的金屬性碳納米管利用化學分離法 去除。然而，通過化學分離法步驟較繁瑣，并且得到的電子器件的質量嚴重依賴化學分離的 純度。

【發(fā)明內容】

[0004] 有鑒于此，確有必要提供一種表現(xiàn)出半導體特性的碳納米管復合材料。
[0005] -種碳納米管復合膜，其包括：多根碳納米管和多個半導體顆粒，其中，所述半導 體顆粒均勻分布于所述多根碳納米管中，所述半導體顆粒與碳納米管相互連接而形成一導 電網絡，所述半導體顆粒為一半導體片，該半導體片為由多個半導體分子層組成的層狀結 構，其層數(shù)為1~20,所述半導體片的面積為0. 1平方微米飛平方微米，所述半導體片的厚度 為2納米~20納米。
[0006] -種碳納米管復合膜，其包括：多根碳納米管和多個半導體顆粒，其中，所述半導 體顆粒均勻分布于所述多根碳納米管中，所述半導體顆粒與碳納米管同時參與導電的過 程，所述半導體顆粒的分布密度為5個每平方微米~10個每平方微米。
[0007] 本發(fā)明提供的碳納米管復合材料具有以下優(yōu)點：由于在碳納米管中摻雜半導體顆 粒，碳納米管與半導體顆粒電連接，該半導體顆粒抑制了所述碳納米管中金屬特性的表達， 從而使得所述碳納米管復合膜整體表現(xiàn)良好的半導體性能。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明所述碳納米管復合膜的結構示意圖。
[0009] 圖2是本發(fā)明所述碳納米管復合膜的掃描電鏡照片。
[0010] 圖3是所述半導體顆粒的透射電鏡照片。
[0011] 圖4是本發(fā)明所述碳納米管復合膜的制備方法的流程圖。
[0012] 圖5是本發(fā)明所述薄膜晶體管的結構示意圖。
[0013] 圖6是本發(fā)明將半導體比例為95%的碳納米管沉積得到的碳納米管復合膜作為半 導體層的薄膜晶體管的電子轉移特性的測試圖。
[0014] 圖7是本發(fā)明將半導體比例為2/3的碳納米管沉積得到的碳納米管復合膜作為半 導體層的薄膜晶體管的電子轉移特性的測試圖。
[0015] 圖8是本發(fā)明提供的薄膜晶體管的制備方法流程圖。
[0016] 主要元件符號說明
如下具體實施例將結合上述附圖進一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0017] 以下將結合附圖詳細說明本發(fā)明實施例的薄膜晶體管、薄膜晶體管陣列及其制備 方法。
[0018] 請參閱圖1，為本發(fā)明第一實施例提供的碳納米管復合膜10,該碳納米管復合膜 10包括多根碳納米管11和多個半導體顆粒12。所述半導體顆粒12均勻分布于所述多根 碳納米管11中。所述碳納米管復合膜10可通過一基底13承載。
[0019] 請參閱圖2,所述碳納米管11呈無序分布于所述基底13的表面。該多個半導體顆 粒12與所述碳納米管11相接觸。具體的，該多個半導體顆粒12可位于單根碳納米管11 的表面或者兩個相互間隔的碳納米管11之間。相鄰的兩根碳納米管11可通過一半導體顆 粒12電連接。所述半導體顆粒12與碳納米管11相互連接而形成一導電網絡。
[0020] 該多根碳納米管11可為相互間隔、相互纏繞或相互搭接。當相鄰的兩根碳納米管 11相互間隔時，所述半導體顆粒12可分散于該相互間隔的碳納米管11之間，并且與相互間 隔的碳納米管11分別接觸，即該相互間隔的碳納米管11通過半導體顆粒12電連接形成一 導電通路。當所述碳納米管復合膜10的兩端加載電壓時，由于相互間隔的碳納米管11通 過半導體顆粒12電連接，因而所述半導體顆粒12與碳納米管11同時參與導電過程，而形 成導電網絡。所述碳納米管11與半導體顆粒12相接觸的面積不限，只要所述半導體顆粒 12與所述碳納米管11接觸實現(xiàn)電連接即可。
[0021] 所述半導體顆粒12與碳納米管11接觸是指該半導體顆粒12與所述碳納米管11 至少部分重合而形成一連續(xù)的導電通路。可以理解，所述碳納米管復合膜10可存在多個半 導體顆粒12與碳納米管11部分重疊且連續(xù)而形成多個導電通路。如圖2所示，所述多個 半導體顆粒12與相鄰的碳納米管11相互重疊且連續(xù)可形成多個曲線形或直線形的導電通 路。
[0022] 所述碳納米管11的分布密度為5根每平方微米~15根每平方微米，以保證有足夠 數(shù)量的碳納米管11參與導電網絡的形成。所述半導體顆粒12在所述碳納米管復合膜10 中所占的面積為30%~50%。具體的，所述半導體顆粒的分布密度為5個每平方微米~10個每 平方微米，以避免當半導體顆粒12較少時難以連接相鄰的相互間隔的碳納米管11的情形， 同時保證所述碳納米管復合膜10中參與導電的主體仍為碳納米管。本實施例中，所述碳納 米管11的分布密度為5根每平方微米~10根每平方微米，所述半導體顆粒12在所述碳納 米管復合膜10中所占的面積為30%~40%，所述半導體顆粒的分布密度為5個每平方微米~7 個每平方微米。
[0023] 所述半導體顆粒12的材料可為過渡金屬硫化物、過渡金屬氧化物、非金屬氮化物 等，例如：MoS2、WS2、WSe2、WTe2、BN、Mn0 2、ZnO、MoSe2、MoTe2、TaSe2、NiTe 2、Bi2Te3 等。其中 P 型的半導體材料有WS2、WSe2、WTe2等。N型的半導體的材料有MoS 2、BN、Mn02、Zn0、MoTe2等。 可以理解，當采用不同的半導體材料分布于碳納米管11中，可相應得到表現(xiàn)出P型或N型 的碳納米管復合膜。
[0024] 所述半導體顆粒12的形狀不限，可為類三角形、類四邊形、類多邊形、或不規(guī)則形 狀。請參閱圖3,所述半導體顆粒12為一厚度較小而面積較大的半導體片。所述半導體片 的面積大小為〇. 1平方微米飛平方微米，優(yōu)選為，0. 1平方微米~3平方微米。所述半導體 片的厚度為2納米~20納米，優(yōu)選為，2納米~10納米。所述半導體片為從具有數(shù)百層分子 層的層狀的半導體材料剝離得到的片狀結構，其面積與厚度的比值較大而呈一薄片狀。優(yōu) 選的，所述半導體片的面積與厚度的比值的范圍為3X IO5納米~ 4X IO5納米，以保證所述 半導體片具有足夠的長度及寬度而連接相互間隔的碳納米管11。具體的，所述半導體片為 一具有較少數(shù)層半導體分子層的層狀結構。所述半導體分子層是指一個半導體分子的單層 結構，其厚度為一個分子的厚度。所述半導體片中半導體分子層的層數(shù)為1~1〇〇，優(yōu)選的， 1~20。由于所述半導體片的半導體分子層層數(shù)較少，因而所述半導體片的厚度與碳納米管 11的直徑接近，得到的碳納米管復合膜10為一厚度均勻的納米級的薄膜結構。當該碳納米 管復合膜10應用于薄膜晶體管的半導體層時，由于所述半導體片具有較少數(shù)層半導體分 子層，因而容易被柵極調制。
[0025] 本實施例中，所述半導體顆粒12的材料為MoS2，所述半導體顆粒12的形狀為類四 邊形，所述半導體顆粒12的面積為0. 1平方微米~3平方微米，所述半導體顆粒12中的半 導體分子層的層數(shù)約為十層，所述半導體顆粒12的厚度為7納米左右。
[0026] 所述碳納米管11可為純的半導體性碳納米管，