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用高纯度半导体单层碳纳米管制成晶体管
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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。 此项研究成果已于08年6月9日刊登在《应用物理快报》（Applied Physics Letters）杂志的网络版上。 |
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