CN102361029B - 一种共栅共源多漏极的碳纳米管导电沟道场效应晶体管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型共栅共源多漏极的碳纳米管导电沟道场效应晶体管结构，包括位于最底端的衬底，该衬底是呈现P型导电性的硅单晶片，同时作为背栅电极；衬底上是已知厚度和介电常数的绝缘层，在绝缘层上有由一个源极和两个或两个以上相互独立的漏极组成的电极组，其中，两个或两个以上的漏极分别与源极由碳纳米管网络相连接，构成共栅、共源极的两组或两组以上的导电沟道。且一组导电沟道的漏源电压的变化可以调节其它组导电沟道的漏源电流。

Description

一种共栅共源多漏极的碳纳米管导电沟道场效应晶体管

技术领域

本发明涉及一种纳米电子器件结构，具体来讲，涉及的是一种共栅、共源、多漏极的碳纳米管导电沟道场效应晶体管。

背景技术

随着硅微电子器件集成度的提高，芯片上的功能元件尺寸不断减小，但进一步减小功能元件的尺寸会由于到达硅材料的物理学极限而引起诸多问题，为此必须寻找可以替代硅的新材料，碳纳米管因其独特的优良特性被视为替代硅材料的理想选择，而碳纳米管场效应晶体管也成为替代传统硅场效应晶体管的最有前途的方案之一。

目前人们对碳纳米管场效应晶体管的研究主要包括：提高栅极对碳纳米管的控制效率(包括不断改变栅的位置及栅材料)，以及改善制备碳纳米管沟道的方法(包括采用生长或放置的方法安排碳纳米管沟道，以及改变沟道和电极的制作顺序)。而连接于电极之间作为导电沟道的碳纳米管则由最初的单根变为多根。中国专利(公开号：CN1697146)公开了一种用碳纳米管构成多沟道场效应晶体管的方法，但其提出的场效应晶体管本质上只有一组导电沟道，所谓的多沟道只是在一组漏、源电极之间并联了多条相互分开的碳纳米管。简言之，到目前为止，碳纳米管场效应晶体管的技术只涉及一组导电沟道。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的主要目的在于提供一种新型的共栅、共源极的多组碳纳米管导电沟道场效应晶体管。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种共栅共源多漏极的碳纳米管导电沟道场效应晶体管，其特征在于，包括位于最底端的衬底，该衬底是呈现P型导电性的单晶硅片，同时作为背栅电极；衬底上有已知厚度和介电常数的绝缘层，在绝缘层上有由一个源极和两个或两个以上相互独立的漏极组成的电极组，其中，两个或两个以上的漏极分别与源极用碳纳米管网络(即多根碳纳米管并行或交错呈网络状)相连接，构成两组或两组以上共栅、共源极的导电沟道。

本发明的碳纳米管场效应晶体管，两个或两个以上的漏极对应一个源极，实现了共栅、共源极的两组或两组以上的碳纳米管导电沟道，且导电沟道之间可相互调控。

附图说明

图1为根据本发明完成的一个实施例(共栅、共源极的两组碳纳米管导电沟道场效应晶体管)的结构示意图；

图2为根据本发明完成的一个实施例(共栅、共源极的两组碳纳米管导电沟道场效应晶体管)源、漏电极组的SEM俯视图；

图3为根据本发明完成的一个实施例(共栅、共源极的两组碳纳米管导电沟道场效应晶体管)的输出特性曲线；

图4为根据本发明完成的一个实施例(共栅、共源极的两组碳纳米管导电沟道场效应晶体管)的两组导电沟道的相互关系曲线；

图中的标记分别表示：100、衬底，200、绝缘层，300、源极，301、源极中端，302、源极上端，303、源极下端，310、第一漏极，311、第一漏极左端，312、第一漏极右端，320、第二漏极，321、第二漏极左端，322、第二漏极右端。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

由图1可见，本实施例给出一种共栅共源多漏极的碳纳米管导电沟道场效应晶体管的结构，包括：衬底100，该衬底100同时作为背栅电极，位于衬底之上的绝缘层200、位于绝缘层200之上的电极组，即源极300、第一漏极310和第二漏极320，以及连接于源极上端302和第一漏极左端311之间、以及源极下端303和第二漏极左端321之间的碳纳米管网络400，构成两组导电沟道。

本实施例中，衬底100选用单晶硅片，该硅晶片采用掺杂工艺，呈现P型导电性，同时作为晶体管的背栅电极。

衬底兼背栅电极100之上是绝缘层200，本实施例中，绝缘层200使用的是SiO2，用来提供被制作的晶体管与背栅100之间的介质隔离(图1)。

绝缘层200之上是一个源极和相互独立的两个漏极组成的电极组，具体包括源极300、第一漏极310以及第二漏极320(图2)，源极300、第一漏极310以及第二漏极320均使用Al。源极300中端301用于键合源极引线，源极300的上端302和下端303用于与两个漏极(310和320)形成电极对，即第一漏极310左端311与第二漏极320左端321分别与源极300形成电极对，第一漏极310右端312与第二漏极320右端322，用于键合漏极引线。

碳纳米管网络400连接于源极300的上端302与第一漏极310左端311之间，形成一组导电沟道；碳纳米管网络400连接于源极300的下端303与第二漏极320左端321之间，形成另一组导电沟道。

申请人按照本发明完成的具有共栅、共源极的两组碳纳米管导电沟道的场效应晶体管，具有P型输出特性(图3)，两组导电沟道之间具有相互控制的关系，即一组导电沟道的漏源电压V_DS1变化时，另一组导电沟道的漏源电流I_DS2也随之变化(图4)。

以上为本发明较佳的实施例，并非对本发明的限制，应当理解的是，凡是对本发明的碳纳米管场效应晶体管所作的等效变换和替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种共栅共源多漏极的碳纳米管导电沟道场效应晶体管，其特征在于，包括位于最底端的衬底，该衬底是呈现P型导电性的硅单晶片，同时作为背栅电极；衬底上是已知厚度和介电常数的绝缘层，在绝缘层上有由一个源极和相互独立的两个或两个以上的漏极组成的电极组，其中，两个或两个以上的漏极与源极之间由碳纳米管网络相连接，构成共栅、共源极的两组或多组导电沟道；两组或两组以上的导电沟道之间具有相互调控的能力，即一组导电沟道的漏源电压的变化可以引起其它组导电沟道的漏源电流的变化。

2.如权利要求1所述的共栅共源多漏极的碳纳米管导电沟道场效应晶体管，其特征在于，所述的源极是由用于键合引线的导电区域以及与其相连接的两个或两个以上的沟道一侧的导电区域构成。

3.如权利要求1所述的共栅共源多漏极的碳纳米管导电沟道场效应晶体管，其特征在于，所述的漏极均由用于键合引线的导电区域以及与源电极对应的沟道另一侧的导电区域构成。

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