CN101124050B - 在氧化物表面上碳纳米管的选择性设置 - Google Patents

在氧化物表面上碳纳米管的选择性设置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种在特定表面上选择性设置碳纳米管的方法。更具体地说，本发明提供了一种方法，其中使用在未构图或构图金属氧化物表面上形成的自组装单层从包括碳纳米管的分散体吸引或排斥碳纳米管。根据本发明，碳纳米管可以被吸引到自组装单层以附着到金属氧化物表面上，或它们可以被自组装单层排斥而接合到与包括自组装单层的金属氧化物表面不同的预定表面。

Description

在氧化物表面上碳纳米管的选择性设置
技术领域
本发明通常涉及特定表面上碳纳米管的选择性设置。更具体地说，本发明提供一种方法，该方法使用在特定表面上形成的自组装单层从包括碳纳米管的分散体吸引或者排斥碳纳米管。本发明还涉及使用氧化物表面上的膦酸的自组装单层用于碳纳米管(CNT)的选择性设置。
背景技术
在分子电子学领域，很少有材料展示出与包括具有几埃直径的石墨中空圆柱体的碳纳米管一样的前景。依靠纳米管的特性，纳米管可以应用于诸如二极管和晶体管的电子器件。纳米管是独一无二的，因为它们具有独特的尺寸、外形和物理性质。例如，碳基纳米管类似于卷成圆柱体的碳的六方晶格。
除了甚至在室温条件下展示出其诱人的量子行为外，纳米管还展示出至少两个重要特性：依靠其手性，即构象几何形状，纳米管既具有金属性也具有半导体性。金属性纳米管具有恒定的电阻率，可以负载极大的电流密度。半导体性纳米管可以像场效应晶体管(FET)一样在“开”或“关”间电转换。通常，半导电碳纳米管用作FET中的沟道。两种类型可以共价连接(即，配对电子)。这些特性使纳米管成为制造纳米尺寸的半导体电路的极好材料。
制造碳纳米管FET最常用的现有技术方法始于在氧化物薄膜上从悬浮液沉积纳米管。然后，在纳米管之上光刻形成源极和漏极接触。氧化层是栅极介质，并且体Si是器件的背栅极。如图1，其示出了典型的现有技术碳纳米管FET。
在氧化物表面上沉积碳纳米管，接着光刻构图源极和漏极接触，已经在现有技术中成功应用于单个碳纳米管FET的构建。但是，由纳米管制造集成电路需要在表面上(即横跨源极和漏极接触)精确设置和对准大量碳纳米管。E.Valentin等人的“High-density selective placement methods forcarbon nanotubes”，Microelectronic Engineering，61-62(2002)，PP.491-496公开了使用氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)提高二氧化硅表面与碳纳米管的附着力的方法。在此现有技术中，使用APTS在SiO2上形成硅烷化表面，其随后用于选择性设置碳纳米管。
如本领域的技术人员公知的，SiO2和其它非金属氧化物是酸性氧化物，其与水结合形成酸。已公知这样的氧化物有低的等电位点。贯穿本申请的术语“等电位点”是指氧化物分子上的净电荷为零时的pH值。
在E.Valentin等人的文章中公开了现有技术工艺的缺点，即三烷氧基硅烷在溶液中进行聚合和自组装必须在无水的可控条件下执行。另外，不能在接触印刷中使用常规的聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)印记印刷APTS，因为用于APTS的溶剂可能膨胀并且毁坏这样的印记。
基于以上观点，仍需要提供一种方法，该方法可以选择性设置碳纳米管，而避免在使用APTS的现有技术中描述的选择性设置工艺具有的缺点。
发明内容
本发明提供一种在预定表面上选择性设置碳纳米管方法，该方法避免了现有技术APTS选择性设置工艺具有的在本申请背景部分提及的难题。具体地说，本发明涉及一种方法，其中使用在金属氧化物表面(构图或非构图)上形成的自组装单层从包括碳纳米管的分散体吸引或排斥碳纳米管。根据本发明，所述碳纳米管可以被吸引到自组装单层以附着到金属氧化物表面，或者被自组装单层排斥而接合到与包括自组装单层的金属氧化物表面不同的预定表面。本发明的方法不包括用于形成碳纳米管的硅烷化表面的形成，如上述现有技术中的情况。相反，使用非硅烷化单层前体形成非硅烷化自组装单层。
概括地说，本发明的方法包括以下步骤：
在衬底的上金属氧化物表面上选择性设置自组装单层；
在所述自组装单层上或在不包括所述自组装单层的所述衬底的表面上从分散体沉积碳纳米管；以及
从所述衬底除去多余的碳纳米管。
本发明的衬底可以包括金属氧化物衬底或者其上包括构图金属氧化物层的诸如SiO2的非金属氧化物衬底。优选，本发明中使用的所述自组装单层包括不包括甲硅烷基的单层前体，诸如有机膦酸，所述有机膦酸包括至少一个与金属氧化物表面键合的膦酸基(-PO3H2)。使用这些前体形成的单层不包括用于选择性碳纳米管设置的硅烷化表面。除了有机膦酸外，本发明还旨在使用有机异羟肟酸作为单层前体。在整个申请中使用的术语“自组装单层前体”是指通过静电或者共价键键合到所述表面的可以在特定表面上形成高填充单层的化合物。
本发明的一个实施例涉及通过以不用自组装单层覆盖预定区域的方式(例如，微接触印刷)预构图具有自组装单层的金属氧化物衬底来选择性设置碳纳米管。然后，通过浸入或者从溶液中提拉，通过沉积在预定区域中形成碳纳米管。
本发明的另一个实施例涉及通过用自组装单层选择性覆盖预定区域并且随后将衬底浸入碳纳米管的分散体中，在衬底的预定区域中的金属氧化物表面上选择性设置碳纳米管。在此情况下，碳纳米管仅在存在自组装单层的区域上形成。本发明的另一个实施例是预构图如具有如氧化铝或氧化铪的金属氧化物的氧化硅的酸性氧化物衬底的表面，以便暴露衬底的预定表面。然后，将衬底浸入可以形成自组装单层的溶液中，其中，仅在金属氧化物上形成自组装单层。碳纳米管的溶液沉积导致碳纳米管设置在衬底的预定(氧化硅)区域中。
附图说明
图1示出了(通过横截面图)现有技术背栅极场效应晶体管的说明图。
图2A-2D示出了(通过横截面图)使用微型印刷方案选择性设置碳纳米管的本发明的第一实施例的说明图。
图3示出了用HDPA形成印记，随后用图2A-2D示出的技术沉积碳纳米管的5.3nm厚的HfO2表面的SEM图像。
图4A-4F示出了(通过横截面图)本发明的第二实施例，其中构图衬底方案用于选择性设置碳纳米管。
图5示出了用图4A-4F示出的方案制备的SiO2上构图Al2O3线的SEM图像。
图6A-6F示出了(通过横截面图)本发明的第三实施例，该实施例类似于本发明的第二实施例，除了碳纳米管是被吸引到处理过的表面而不是如图4A-4F所示的未处理表面。
图7示出了用图6A-6F示出的方案制备的SiO2上构图Al2O3线的原子力显微镜(AFM)图像。
具体实施方式
本发明提供了一种碳纳米管的选择性设置方法，现在通过参考本申请的附图对本发明进行详细说明。注意，提供示出本发明的不同工艺实施例的截面图用于说明目的，因此附图没有按比例画出。
如上所述，本发明提供一种可以在衬底的预定表面上选择性设置碳纳米管的方法。具体地说，本发明提供一种使用在构图或非构图的金属氧化物表面上形成的自组装单层从包括碳纳米管的分散体吸引或排斥碳纳米管的方法。根据本发明，碳纳米管可以被吸引到自组装单层以附着到金属氧化物表面，或者被自组装单层排斥以接合到预定表面而不是包括自组装单层的金属氧化物表面。
贯穿本申请的术语“碳纳米管”包括具有纳米尺寸直径和较长长度的空腔的一维纳米材料。换句话说，碳纳米管具有对这些系统重要的高纵横比和量子效应。本发明中可以使用的纳米管是单壁或者多壁纳米材料，优选纳米材料的外径从约0.8nm到约30nm，更优选其外径从约1.0nm到约2.5nm，优选其长度从约5nm到约100μm，更优选其长度从约10nm到约10μm。除了具有外径外，可以用于本发明的纳米管的内经优选从约0.8nm到约15nm，更优选其内经从约0.8nm到约2.5nm。本发明中使用的纳米管进一步的特性是具有优选5或更大的量级的高纵横比，更优选其纵横比从约5到约5000。
形成的纳米管包括具有卷起的六方晶格结构的碳基纳米材料。
使用本领域的技术人员公知的技术制造本发明中使用的碳纳米管。例如，可以通过激光烧蚀，诸如一氧化碳、甲烷和乙醇的不同有机材料的化学气相沉积(CVD)和放电来形成碳纳米管。
首先参考示出了本发明的一个实施例的图2A-2D。在示出的实施例中，微型印刷方案用于碳纳米管的选择性设置。具体地，使用微接触印刷用自组装单层12来构图金属氧化物10，其中包括自组装单层12的印记14用于将自组装单层从印记转移到金属氧化物。图2A示出了提供包括自组装单层12的印记14和使其与包括至少一种来自元素周期表中的IVB、VB、VIB、VIIB、VIII或IIA(CAS版本)族的金属的金属氧化物10接触的初始顺序。说明性地，金属氧化物可以包括Al2O3、HfO2、TiO2或ZrO2。金属氧化物10可以位于另一种介质材料或半导体材料之上。
印记14是包括可以用自组装单层12墨印(ink)的常规印记材料的构图结构。优选，印记14包括聚(二甲基硅氧烷)，PDMS。使用微印刷技术中的技术人员公知的工艺制造减去自组装单层12的印记14。
使用常用的墨印工艺把自组装单层12施加于印记14。优选地，印记14被具有以下功能的单层前体墨印，该前体能够：(i)在印记表面上形成自组装单层12，(ii)与如具有高等电位点的金属氧化物的碱性氧化物成键，(iii)排斥附着于包括碳纳米管的表面上的碳纳米管。说明性地，满足标准(i)-(iii)的一种前体材料包括结构式为R-PO3H2的膦酸，其中，R是包括从1到约22，优选从1到约16个碳原子的烷基，或者R是包括从1到12，优选从3到6个环的芳族化合物或杂芳族化合物。杂芳族化合物可以包括下面的一种原子作为杂原子：氮、硫、氧或其组合。在某些情况下芳族化合物或者杂芳族化合物可以被包括从1到约22个碳原子的烷基(直链或支链)替代。更优选，自组装单层12由诸如十六烷基膦酸的烷基膦酸构成。
满足标准(i)-(iii)的另一种前体材料包括普适分子式为R1-CONHOH的异羟肟酸，其中R1是包括从1到约22，优选从1到约16个碳原子的烷基，或者R1是包括从1到12优选从3到6个碳原子的芳族化合物或杂芳族化合物。杂芳族化合物可以包括下面的一种原子作为杂原子：氮、硫、氧或其结合。在某些情况下芳族化合物或者杂芳族化合物可以被包括从1到约22个碳原子的烷基(直链或支链)替代。更优选，自组装单层12由诸如十六烷基异羟肟酸的烷基异羟肟酸构成。
注意，本发明并不旨在使用本发明背景技术部分所述的E.Valentin的论文公开的硅烷化化学物质来进行碳纳米管的选择性设置。
在印记14上，通过施加即墨印包括上述自组装单层前体的一种的溶液到印记14上形成自组装单层12。优选溶液包括能够形成所述单层的自组装单层前体的足够浓度。在溶液中存在的所述自组装单层前体优选从约0.5到约50mM，更优选从约1到约10mM。该溶液还包括至少一种可以溶解自组装单层前体的溶剂。溶剂可以包括诸如异丙基乙醇的乙醇。其它可以用来溶解自组装单层前体的溶剂包括己烷、甲苯、氯代烃类和醚。优选用如He、Ar、Ne或者N2的惰性气体流干燥图2A中示出的墨印印记。
用自组装单层前体墨印印记14之后，接着将印记14和金属氧化物10紧密接触。即，用印记压印氧化物表面以转移图形，如自组装单层12。图2B示出了图形从印记14转移到金属氧化物10之后形成的结构。然后在可以干燥自组装单层12’的条件下加热包括自组装单层12’的金属氧化物10。优选，在从约80℃到约120℃的温度下进行约1分钟到约5分钟的时间周期的加热。更优选，加热步骤在约110℃下进行约2分钟。
图2C示出了下一个工艺步骤，其中将溶剂中碳纳米管18的分散体17施加到图2B所示的结构。使用本领域的技术人员公知的技术制备碳纳米管18的分散体17。优选，通过在有机溶剂(诸如二氯乙烯、N-甲基吡咯烷酮或二氯甲)中或者在包括从约0.1到约1％的表面活性剂的水溶液中的碳纳米管的超声处理制备碳纳米管18的分散体17。可以用来制备碳纳米管的水溶液分散体的表面活性剂的实例包括十二烷基苯磺酸钠盐(DDS)和诸如Triton N-100或Triton X-100的聚(氧乙烯)替代的芳香化合物。
如图2D所示的本发明的实施例，碳纳米管18被自组装单层12’排斥，并且沉积在金属氧化物10的不包括自组装单层12’的表面上。在碳纳米管18沉积在金属氧化物10的不包括自组装单层12’的表面上之后，通过使用可以溶解没有附着到金属氧化物10上的碳纳米管的如二氯乙烯的有机溶剂漂洗该结构，除去任何多余的碳纳米管。可以剧烈搅动样品以在先前压印的区域上除去CNT。上述工艺方案导致在衬底10的未压印区域上沉积碳纳米管18。实例1和图3也对应于本发明的此实施例。
碳纳米管的沉积之后，可以利用包括光刻和金属沉积的本领域内公知的标准工艺执行器件制造。
本发明的第二方法利用自组装单层前体与金属氧化物的选择性粘连。如图4A-4F所示，本发明的此实施例允许在标准SiO2介质层上制造碳纳米管FET。具体地，本实施例开始于提供包括诸如SiO2的酸性氧化物的衬底20或其它任意非碱性氧化物衬底。这在图4A中示出。下一步，如图4B所示，在衬底20的表面上形成具有至少一个开口23的构图碱性氧化物22即金属氧化物。使用诸如化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、蒸发、溶液沉积、金属有机沉积或原子层沉积的常用沉积工艺形成构图碱性氧化物。在本发明中，碱性氧化物层的厚度不关键。沉积之后，使用标准光刻以在碱性氧化物层中制造暴露下面的衬底20的至少一个开口。可选地，在金属氧化物的沉积期间使用构图掩模形成构图碱性氧化物22(以下称为构图金属氧化物22)。
图4C与4D分别示出了在构图碱性氧化物22表面上的自组装单层12’形成期间与形成后的结构。具体地，图4C示出了施加包括自组装单层前体12的溶液21时的结构。包括自组装单层前体和溶剂的溶液21与本发明第一实施例中描述的用于墨印印记的相同。优选，通过在所述溶液中将图4B的结构浸泡从约2小时到约24小时来执行本发明。在此实施例中，如图4D所示，自组装单层12’只粘连于金属氧化物表面22上，而不粘连于衬底20的暴露表面。
图4E和4F示出了在衬底20的暴露表面上形成碳纳米管18期间和之后的结构。如在本发明第一实施例中描述的进行纳米管分散。最终结构包括在衬底20的暴露表面上形成的碳纳米管18。实例2和图5也对应于本发明的此实施例。
注意，以上所述的两个方案可以被认为是负胶构图，其中碳纳米管不与存在高疏水自组装单层的区域粘连。但是，如果用对碳纳米管具有亲和性的功能性，例如胺，结束自组装单层，则会促进而不是阻止碳纳米管的吸附。图6A-6F示出了本发明的此实施例。通过首先提供图6A所示的结构开始本发明的此实例。此结构包括衬底20，衬底20包括诸如酸性氧化物的非碱性氧化物。下一步，如图6B所示，在衬底20的表面上形成具有至少一个开口23的构图金属氧化物22，以便暴露衬底20的表面部分。图6B所示的构图金属氧化物22的形成与以上本发明的第二实施例中所描述的相同。图6C和6D示出了与包括自组装单层前体12的溶液17相接触期间及以后的结构。不同于前面的实例，其中自组装单层是疏水的，此实例使用了包括可以作用于(或吸引)碳纳米管的功能性的自组装单层前体。在此实施例中，自组装单层前体包括分子式为X-R2-Z的化合物，其中X是膦酸基(-PO32)或异羟肟酸基(-CONHOH)，Z是-NH2、NHNH2、-ONH2、-ONHOH或-Ar(芳族化合物)-N+，并且R2是包括从1到22个碳原子的直链烷基，-(CH2)n残基，其中n从3到21，如(CH2O)x的烷氧基，其中x从3到21，包括一到六个苯基、氮苯基、或噻吩基的芳基，或混合烷基-芳基。优选本发明的此实施例的前体是诸如氨基丁基膦酸(ABPA)的氨基烷基膦酸。包括自组装单层前体的溶液17包括第二实施例中描述的溶剂并且如上所述施加。
图6E和6F示出了在衬底20的暴露表面上形成碳纳米管18期间和之后的结构。如本发明第一实施例所述进行纳米管分散。最终结构包括在自组装单层12’的表面上形成的碳纳米管。在此实施例中，由于碳纳米管作用于或者吸引到自组装单层12’，所以碳纳米管不在衬底20的暴露表面上形成。实例3和图7也对应于本发明的此实施例。
提供下面的实例以说明本发明用于碳纳米管的选择性设置的不同工艺方案。
实例1：
通过真空蒸镀用100nm的氧化铪覆盖硅晶片。用5mM异丙基乙醇中的十六烷基膦酸溶液浸泡具有预构图特征(印压)的聚(二甲氧基硅烷)(PDMS)印记并用氮气流干燥。然后，将PDMS印记压在具有氧化铪表面的衬底上并且保持数秒，并且接着在100℃时加热一分钟。然后在二氯乙烯中用碳纳米管的分散体覆盖压印衬底并且在氮气流下干燥。随后将衬底浸入二氯乙烯中并且剧烈搅动以除去压印区域上的任何碳纳米管。此工艺导致碳纳米管只在衬底的非压印(暴露氧化铪表面)区域上沉积，如图3所示。在压印区域观察不到纳米管形成。
实例2：
通过穿过遮光掩模的蒸镀用10nm的氧化铝来构图在表面上具有100nm的氧化硅的硅晶片。然后将衬底浸入5mM乙醇中的十六烷基膦酸溶液中。两小时后，从溶液中移出衬底并用乙醇冲洗，并且在100℃下干燥一分钟。在衬底上沉积二氯乙烯中的碳纳米管的分散体并且在氮气流下干燥。然后用溶剂冲洗衬底并在室温下干燥。在此实例中，如图5所示，在暴露二氧化硅表面上沉积碳纳米管。在此实例中，碳纳米管附着于干净的SiO2表面上而不是处理过的Al2O3。
实例3：
通过标准光刻，用9nm的铝层来构图在表面上具有100nm的氧化硅的硅晶片。然后，在氧等离子体中氧化铝层。将样品设置在稀(4mM甲醇中的)4-氨基丁基膦酸(ABPA)溶液中数天。ABPA仅粘连于Al2O3而不粘连于SiO2。然后样品在碳纳米管的悬浮液中，在表面活性剂Triton-X和水中处理4小时。从溶液中移出衬底并且用多余的溶剂冲洗衬底。衬底的检测表明碳纳米管主要出现在ABPA粘连的区域上，即，在Al2O3构图线上(图7)。周围的SiO2表明碳纳米管或无定形碳的密度极低。
虽然通过参考其优选实施例具体示出并描述了本发明，但是本领域的技术人员应该明白，在不脱离本发明范围和精神下可以在形式与细节上进行前述和其它改变。因此，本发明并不限于描述和示出的具体形式和细节，而是旨在落入附加权利要求的范围内。

Claims (29)

1.一种在预定表面上选择性设置碳纳米管的方法，包括如下步骤：
在衬底的上金属氧化物表面上选择性设置自组装单层，其中所述自组装单层不包括硅烷化表面，所述自组装单层是膦酸或异羟肟酸；
在所述自组装单层上或在不包括所述自组装单层的所述衬底的表面上从分散体沉积碳纳米管；以及
从所述衬底除去多余的碳纳米管。
2.根据权利要求1的方法，其中所述衬底由未构图的金属氧化物构成。
3.根据权利要求2的方法，其中所述选择性设置自组装单层的步骤包括提供包括所述自组装单层的图形的印记和将所述自组装单层的所述图形转移到所述金属氧化物。
4.根据权利要求3的方法，其中所述自组装单层是具有分子式R-PO3H2的膦酸，其中R是包括从1到22个碳原子的烷基，或R是包括从1到12个环的芳族化合物或杂芳族化合物，或具有普适分子式R1-CONHOH的异羟肟酸，其中R1是包括从1到22个碳原子的烷基，或R1是包括从1到12个环的芳族化合物或杂芳族化合物。
5.根据权利要求4的方法，其中所述单层是膦酸。
6.根据权利要求5的方法，其中所述膦酸是十六烷基膦酸。
7.根据权利要求4的方法，其中所述单层是异羟肟酸。
8.根据权利要求7的方法，其中，所述异羟肟酸是十六烷基异羟肟酸。
9.根据权利要求3的方法，其中所述碳纳米管的沉积发生在未使用所述自组装单层压印的所述金属氧化物的区域上。
10.根据权利要求9的方法，其中使用包括所述碳纳米管的分散体执行所述碳纳米管的沉积。
11.根据权利要求10的方法，其中所述分散体包括有机溶剂或包含有表面活性剂的水溶剂。
12.根据权利要求1的方法，其中所述上金属氧化物表面是位于所述衬底上的构图金属氧化物。
13.根据权利要求12的方法，其中使用包括自组装单层前体的溶液执行所述自组装单层的所述选择性设置。
14.根据权利要求13的方法，其中所述自组装单层前体是具有分子式R-PO3H2的膦酸，其中R是包括从1到22个碳原子的烷基，或R是包括从1到12个环的芳族化合物或杂芳族化合物，或具有普适分子式R1-CONHOH的异羟肟酸，其中R1是包括从1到22个碳原子的烷基，或R1是包括从1到12个环的芳族化合物或杂芳族化合物。
15.根据权利要求14的方法，其中所述单层前体是膦酸。
16.根据权利要求15的方法，其中所述膦酸是十六烷基膦酸。
17.根据权利要求14的方法，其中所述单层前体是异羟肟酸。
18.根据权利要求17的方法，其中所述异羟肟酸是十六烷基异羟肟酸。
19.根据权利要求13的方法，其中所述碳纳米管的沉积发生在不包括所述自组装单层的所述衬底的区域上。
20.根据权利要求19的方法，其中使用包括所述碳纳米管的分散体执行所述碳纳米管的沉积。
21.根据权利要求20的方法，其中所述分散体包括有机溶剂或包含有表面活性剂的水溶剂。
22.根据权利要求13的方法，其中所述自组装单层前体选自：分子式为X-R2-Z的化合物，其中X是膦酸基或异羟肟酸基，Z是-NH2、NHNH2、-ONH2、-ONHOH或-Ar-N+，并且R2是1到22个碳原子的直链烷基；烷氧基，所述烷氧基是(CH2O)x，其中x从3到21；包括1到6个苯基、氮苯基或噻吩基的芳基；或混合烷基-芳基。
23.根据权利要求13的方法，其中所述自组装单层前体选自：分子式为X-R2-Z的化合物，其中X是膦酸基或异羟肟酸基，Z是-NH2、NHNH2、-ONH2、-ONHOH或-Ar-N+，并且R2是-(CH2)n残基，其中n从3到21。
24.根据权利要求22或23的方法，其中所述化合物是氨基丁基膦酸。
25.根据权利要求22或23的方法，其中所述碳纳米管的沉积发生在所述自组装单层的表面上。
26.根据权利要求25的方法，其中使用包括所述碳纳米管的分散体执行所述碳纳米管的沉积。
27.根据权利要求26的方法，其中所述分散体包括有机溶剂或包含有表面活性剂的水溶剂。
28.一种在预定表面上选择性设置碳纳米管的方法，包括如下步骤：
通过使用包括自组装单层的构图印记的微接触印刷，在金属氧化物上选择性设置所述自组装单层，其中所述自组装单层不包括硅烷化表面，所述自组装单层是膦酸或异羟肟酸；
在不包括所述自组装单层的所述金属氧化物上从分散体沉积碳纳米管；以及
从所述金属氧化物除去多余的碳纳米管。
29.一种在预定表面上选择性设置碳纳米管的方法，包括如下步骤：
在包括至少一个暴露衬底表面的开口的构图金属氧化物上选择性设置自组装单层，其中所述自组装单层不包括硅烷化表面，所述自组装单层是膦酸或异羟肟酸；
在所述自组装单层上或在不包括所述自组装单层的所述衬底的表面上从分散体沉积碳纳米管；以及
从所述衬底除去多余的碳纳米管。
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