欧美在线观看视频网站,亚洲熟妇色自偷自拍另类,啪啪伊人网,中文字幕第13亚洲另类,中文成人久久久久影院免费观看 ,精品人妻人人做人人爽,亚洲a视频

基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管的構(gòu)建方法

文檔序號:5266373閱讀:709來源:國知局
專利名稱:基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管的構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及納米技術(shù)和半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種基于ZnO納米材料的壓電場效應(yīng)晶體管(PE-FET)的構(gòu)建方法。該器件可以通過施加外力對源漏電流進行調(diào)制,這是ー種新的器件構(gòu)筑方法,實現(xiàn)了通過機械信號對電子器件電學(xué)性能的調(diào)制。
背景技術(shù)
近年來,納米科學(xué)和技術(shù)的迅速發(fā)展,已經(jīng)對社會的經(jīng)濟發(fā)展、科學(xué)技術(shù)進步、人類生活等方面產(chǎn)生了巨大影響。納米科學(xué)和技術(shù)正在信息、材料、能源、環(huán)境、化學(xué)、微電子、微制造、生物、醫(yī)學(xué)和國防等方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景。 —維納米材料,包括納米線/棒、納米帶、納米針、納米同軸電纜和納米管等,具有獨特的電學(xué)、力學(xué)、光學(xué)以及它們之間的交互耦合效應(yīng)等性質(zhì),被認(rèn)為是構(gòu)筑下一代電子、光電子、納機電器件的基礎(chǔ)。氧化鋅是典型的直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料,具有特殊的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能,化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。同吋,氧化鋅具有壓電特性,在非軸向應(yīng)力作用下,晶體內(nèi)部由于Zn2+和02_發(fā)生相對位移而產(chǎn)生壓電電勢,ZnO的半導(dǎo)體特性與這種壓電特性的耦合作用使得晶體內(nèi)的壓電勢對其表面及連接處的電荷輸運產(chǎn)生極大的影響。壓電場效應(yīng)晶體管(PE-FET)則是利用壓電效應(yīng)產(chǎn)生的壓電勢作為柵極電壓來調(diào)控源漏極電流,顯示了一種制備由應(yīng)變、應(yīng)カ或壓強驅(qū)動和控制的電子器件和傳感器的新方法,并得到了廣泛的關(guān)注。目前,國際上已有基于ZnO納米材料的納米發(fā)電機、壓電場效應(yīng)晶體管等方面的石開究(Piezoelectric Field Effect Transistor and Nanoforce Sensor Basedon a Single ZnO Nanowire,《Nano Letters)) , 2006. Vol. 6, No. 12, 2768-2772;Piezoelectric Nanogenerators Based on Zinc Oxide Nanowire Arrays. 《Science》,2006, Vol. 312 , no. 5771, 242-246; Piezoelectric Gated Diode of a Single ZnONanowire. ((Advanced Materials)), 2007, Vol 19, Issue 6, 781 - 784)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管的構(gòu)建方法,這個基于納米線陣列的PE-FET是以壓電電勢代替?zhèn)鹘y(tǒng)門電壓控制源漏電流的新型FET0當(dāng)納米線陣列受到不同大小的外力時,源漏電流隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變化,即該器件的電信號可以通過外界的機械信號來調(diào)控。因此,它也可以作為用于檢測外力的的傳感器。此種器件的制作成本低、方法簡單、效率高,與單根的納米線相比,對使用環(huán)境要求較低,操作簡單,效果穩(wěn)定,可應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)的要求。本發(fā)明的技術(shù)方案是,一種基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管(PE-FET)的構(gòu)建方法,具體包括以下步驟
I). ZnO納米線陣列的制備
I.I)將N型摻雜絕緣硅片依次在去離子水、丙酮、こ醇、異丙醇中超聲、洗浄,并于60°C烘干備用;
1.2)將Zn(NO3)2, (CH2)6N4和聚醚酰亞胺溶解在水中,配制成Zn(NO3)2的濃度為
0.05mol/L、(CH2)6N4的濃度為0. 05mol/L和聚醚酰亞胺的濃度為0. 004 0. 007 mo I/L的前驅(qū)液,備用;
I. 3)將 Zn (CH3CO2)2 和 HO(CH2)2NH2 溶解在こニ醇獨甲醚中,Zn (CH3CO2)2 濃度為 0. 5mol/L和HO(CH2)2NH2濃度為0. 5mol/L的的晶種液,將得到的晶種液勻涂在步驟I. I處理過的N型摻雜絕緣硅片上并在350-450°C下退火30-45min,備用;
1.4)將表面留有晶種層的N型摻雜絕緣硅片至于放有步驟I. 2制備得到的前驅(qū)液的反應(yīng)釜中,在90-95°C下密封生長10-12h,此步驟重復(fù)兩次,得到生長有長度在4-6mm的ZnO納米線陣列的絕緣硅片;
2).基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管的構(gòu)建
2.I)將生長有ZnO納米線陣列的絕緣硅片的兩端用HF酸進行腐蝕,洗去上面的氧化鋅及硅的氧化物,露出下面N型摻雜硅片的部分;
2.2)在兩端裸露出的摻雜硅片上點上銀膠,連出銅導(dǎo)線分別作為FET的源極和漏扱,柵極則由中間的ZnO納米線陣列提供,得到基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管。當(dāng)納米線陣列受到不同大小的外力時,源漏電流隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變化,即該器件可以通過施加外力對源漏電流進行調(diào)制,這是以ZnO納米線陣列代替門電極構(gòu)筑場效應(yīng)晶體管的新方法。本發(fā)明的優(yōu)點在于
I.本發(fā)明制備了納米ZnO陣列,納米線長度為4-6mm,直徑為30-150nm。此納米線為單晶材料,結(jié)晶性好,長徑比大,晶體生長取向為
,具有優(yōu)異的壓電特性,可應(yīng)用于壓電微機/納機系統(tǒng)的研究。2.此種FET可以將外界的機械信號轉(zhuǎn)換為電信號,突破了傳統(tǒng)的FET需要門電壓調(diào)控電流的方法,同時也可以作為檢測力的傳感器。3.本發(fā)明構(gòu)建的FET可在宏觀條件下完成,不需納米操控平臺等精密設(shè)備,對操作的要求較低,密度較大的納米線使得器件穩(wěn)定性更好,壽命更長。


圖I為采用水熱法制備的ZnO納米線陣列掃描電鏡的側(cè)視圖,納米線長度為5mm左右。圖2為采用水熱法制備的ZnO納米線陣列掃描電鏡的俯視圖,納米線直徑為50nm左右。圖3為在生長在絕緣硅片上的ZnO納米線陣列(NWAs)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的PE-FET的結(jié)構(gòu)原理圖。圖4為在納米線陣列的垂直方向上施加OmN到50mN的外力時,源漏電流隨著外力變化的關(guān)系。圖5表明對于N型摻雜的硅片作為導(dǎo)電溝道的FET,隨著施加外力的增加,產(chǎn)生的正壓電勢增加,使得硅片中載流子富集而導(dǎo)致導(dǎo)電性增加,因此電流也隨之變大。圖中I. N型摻雜絕緣硅片,2.絕緣層(硅的氧化物),3. ZnO納米線陣列,4. FET的源極(S),5. FET的漏極(D),6.絕緣層(硅的氧化物)。
具體實施例方式下面結(jié)合實例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行進一步說明
實施例一
1). ZnO納米線陣列的制備
I.I)將N型摻雜絕緣硅片依次在去離子水、丙酮、こ醇、異丙醇中超聲、洗浄,并于60°C烘干備用;
1.2)將Zn(NO3)2,(CH2)6N4和聚醚酰亞胺溶解在水中,配制成Zn(NO3)2的濃度為 0.05mol/L、(CH2)6N4的濃度為0. 05mol/L和聚醚酰亞胺的濃度為0. 004 mo I/L的前驅(qū)液,備用;
I.3)將 Zn (CH3CO2)2 和 HO(CH2)2NH2 溶解在こニ醇獨甲醚中,Zn (CH3CO2)2 濃度為 0. 5mol/L和HO(CH2)2NH2濃度為0. 5mol/L的的晶種液,將得到的晶種液勻涂在步驟I. I處理過的N型摻雜絕緣硅片上并在350°C下退火30min,備用;
1.4)將表面留有晶種層的N型摻雜絕緣硅片至于放有步驟I. 2制備得到的前驅(qū)液的反應(yīng)釜中,在90°C下密封生長10h,此步驟重復(fù)兩次,得到生長有長度在4mm、直徑為50nm左右的ZnO納米線陣列的絕緣硅片;
2).基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管的構(gòu)建
2.I)將生長有ZnO納米線陣列的絕緣硅片的兩端用HF酸進行腐蝕,洗去上面的氧化鋅及硅的氧化物,露出下面N型摻雜硅片的部分;
2.2)在兩端裸露出的摻雜硅片上點上銀膠,連出銅導(dǎo)線分別作為FET的源極和漏扱,柵極則由中間的ZnO納米線陣列提供,得到基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管。3.在ZnO納米線陣列的垂直方向上施加從OmN到50mN依次增大的外力,源漏極兩端加上-3. 5V到3. 5V的掃描電壓。隨著外力的増加,納米線的變形增加,壓電勢也隨之增カロ。由于納米線沿著c軸方向生長,頂部為鋅終面,所以在受到壓力的時候陣列上方產(chǎn)生負(fù)電勢,下方產(chǎn)生正電勢,即對于N型摻雜的娃片作為導(dǎo)電溝道的FET,其柵極電壓為正電,介電層中的載流子發(fā)生富集而導(dǎo)致導(dǎo)電性增加,因此得到的I-V特性曲線,電流隨著外力的增加而增加。且外接電壓為3V時,對應(yīng)于OmN與50mN的外應(yīng)カ下電流的變化率S= (I-Itl)/I0=L 139。此發(fā)明構(gòu)筑的器件可以通過外加機械信號來調(diào)控導(dǎo)電溝道中電荷的流動,達到控制FET中源漏電流的作用。實施例ニ
I). ZnO納米線陣列的制備
I.I)將N型摻雜絕緣硅片依次在去離子水、丙酮、こ醇、異丙醇中超聲、洗浄,并于60°C烘干備用;
1.2)將Zn(NO3)2,(CH2)6N4和聚醚酰亞胺溶解在水中,配制成Zn(NO3)2的濃度為
0.05mol/L、(CH2)6N4的濃度為0. 05mol/L和聚醚酰亞胺的濃度為0. 0055 mo I/L的前驅(qū)液,備用;I. 3)將 Zn (CH3CO2)2 和 HO(CH2)2NH2 溶解在こニ醇獨甲醚中,Zn (CH3CO2)2 濃度為 0. 5mol/L和HO(CH2)2NH2濃度為0. 5mol/L的的晶種液,將得到的晶種液勻涂在步驟I. I處理過的N型摻雜絕緣硅片上并在370°C下退火37min,備用;
1.4)將表面留有晶種層的N型摻雜絕緣硅片至于放有步驟I. 2制備得到的前驅(qū)液的反應(yīng)釜中,在92. 50C下密封生長llh,此步驟重復(fù)兩次,得到生長有長度在5mm、直徑在150nm的ZnO納米線陣列的絕緣娃片;
2).基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管的構(gòu)建
2.I)將生長有ZnO納米線陣列的絕緣硅片的兩端用HF酸進行腐蝕,洗去上面的氧化鋅及硅的氧化物,露出下面N型摻雜硅片的部分;
2.2)在兩端裸露出的摻雜硅片上點上銀膠,連出銅導(dǎo)線分別作為FET的源極和漏扱, 柵極則由中間的ZnO納米線陣列提供,得到基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管。此發(fā)明構(gòu)筑的器件可以通過外加機械信號來調(diào)控導(dǎo)電溝道中電荷的流動,達到控制FET中源漏電流的作用。實施例三
1). ZnO納米線陣列的制備
I. I)將N型摻雜絕緣硅片依次在去離子水、丙酮、こ醇、異丙醇中超聲、洗浄,并于60°C烘干備用;
1.2)將Zn(NO3)2, (CH2)6N4和聚醚酰亞胺溶解在水中,配制成Zn(NO3)2的濃度為
0.05mol/L、(CH2)6N4的濃度為0. 05mol/L和聚醚酰亞胺的濃度為0. 007 mo I/L的前驅(qū)液,備用;
I. 3)將 Zn (CH3CO2)2 和 HO(CH2)2NH2 溶解在こニ醇獨甲醚中,Zn (CH3CO2)2 濃度為 0. 5mol/L和HO(CH2)2NH2濃度為0. 5mol/L的的晶種液,將得到的晶種液勻涂在步驟I. I處理過的N型摻雜絕緣硅片上并在450°C下退火45min,備用;
1.4)將表面留有晶種層的N型摻雜絕緣硅片至于放有步驟I. 2制備得到的前驅(qū)液的反應(yīng)釜中,在95°C下密封生長12h,此步驟重復(fù)兩次,得到生長有長度在6mm的ZnO納米線陣列的絕緣硅片;
2).基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管的構(gòu)建
2.I)將生長有ZnO納米線陣列的絕緣硅片的兩端用HF酸進行腐蝕,洗去上面的氧化鋅及硅的氧化物,露出下面N型摻雜硅片的部分;
2.2)在兩端裸露出的摻雜硅片上點上銀膠,連出銅導(dǎo)線分別作為FET的源極和漏扱,柵極則由中間的ZnO納米線陣列提供,得到基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管。
權(quán)利要求
1.基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管的構(gòu)建方法,其特征在于,具體包括以下步驟 ).ZnO納米線陣列的制備 ·I. I)將N型摻雜絕緣硅片依次在去離子水、丙酮、こ醇、異丙醇中超聲、洗浄,并于60°C烘干備用; ·1.2)將Zn(NO3)2, (CH2)6N4和聚醚酰亞胺溶解在水中,配制成Zn(NO3)2的濃度為O. 05mol/L、(CH2)6N4的濃度為O. 05mol/L和聚醚酰亞胺的濃度為O. 004 O. 007 mo I/L的前驅(qū)液,備用;·I. 3)將 Zn (CH3CO2)2 和 HO(CH2)2NH2 溶解在こニ醇獨甲醚中,Zn (CH3CO2)2 濃度為 O. 5mol/L和HO(CH2)2NH2濃度為O. 5mol/L的的晶種液,將得到的晶種液勻涂在步驟I. I處理過的N型摻雜絕緣硅片上并在350-450°C下退火30-45min,備用; ·1.4)將表面留有晶種層的N型摻雜絕緣硅片至于放有步驟I. 2制備得到的前驅(qū)液的反應(yīng)釜中,在90-95°C下密封生長10-12h,此步驟重復(fù)兩次,得到生長有長度在4-6mm的ZnO納米線陣列的絕緣硅片; ·2).基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管的構(gòu)建 ·2.I)將生長有ZnO納米線陣列的絕緣硅片的兩端用HF酸進行腐蝕,洗去上面的氧化鋅及硅的氧化物,露出下面N型摻雜硅片的部分; ·2.2)在兩端裸露出的摻雜硅片上點上銀膠,連出銅導(dǎo)線分別作為FET的源極和漏扱,柵極則由中間的ZnO納米線陣列提供,得到基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管。
全文摘要
本發(fā)明基于ZnO納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管的構(gòu)建方法。具體工藝為用水熱法在絕緣硅片上制備長徑比較大的納米線陣列;用HF將兩端的氧化鋅及硅的氧化物洗去,分別連出導(dǎo)線作為FET的源極和漏極;ZnO納米線陣列受力產(chǎn)生的壓電勢作為調(diào)節(jié)源漏電流的門電壓。這個基于納米線陣列的壓電場效應(yīng)晶體管是一個不需要提供外接門電壓的FET,是一種制備由應(yīng)變、應(yīng)力或壓強驅(qū)動和控制的電子器件和傳感器的新方法。該器件的制作成本低、方法簡單、效率高,與單根納米線的器件相比,本發(fā)明構(gòu)建的FET可在宏觀條件下使用,不需納米操控平臺等精密設(shè)備,對操作的要求低,密度較大的納米線使得器件穩(wěn)定性更好,壽命更長,可應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號B82Y30/00GK102856196SQ201210303678
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者張躍, 于桐, 黃運華, 張錚, 王文鐸, 林沛, 張會會, 欽輝 申請人:北京科技大學(xué)
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
霍林郭勒市| 文登市| 青浦区| 中阳县| 寿阳县| 漾濞| 浮山县| 西城区| 台山市| 南汇区| 双柏县| 锡林浩特市| 泸溪县| 津市市| 马鞍山市| 洱源县| 融水| 平江县| 会东县| 弋阳县| 广平县| 岚皋县| 新源县| 商南县| 永和县| 雷州市| 开平市| 崇阳县| 锡林郭勒盟| 中阳县| 余江县| 长子县| 乡城县| 自治县| 和顺县| 长沙市| 绥中县| 监利县| 临桂县| 陕西省| 吉木萨尔县|