CN107923868B - 包括纳米膜的装置和相关方法 - Google Patents

包括纳米膜的装置和相关方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107923868B
CN107923868B CN201680046827.3A CN201680046827A CN107923868B CN 107923868 B CN107923868 B CN 107923868B CN 201680046827 A CN201680046827 A CN 201680046827A CN 107923868 B CN107923868 B CN 107923868B
Authority
CN
China
Prior art keywords
channel member
nanomembrane
supporting substrate
reversibly
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680046827.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107923868A (zh
Inventor
S·M·哈克
S·博里尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nokia Technologies Oy
Original Assignee
Nokia Technologies Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nokia Technologies Oy filed Critical Nokia Technologies Oy
Publication of CN107923868A publication Critical patent/CN107923868A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107923868B publication Critical patent/CN107923868B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • G01N27/4146—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS involving nanosized elements, e.g. nanotubes, nanowires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00—Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
    • G01N27/4148—Integrated circuits therefor, e.g. fabricated by CMOS processing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
    • H01L29/0665—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body the shape of the body defining a nanostructure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1606—Graphene
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78681—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising AIIIBV or AIIBVI or AIVBVI semiconductor materials, or Se or Te
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78684—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising semiconductor materials of Group IV not being silicon, or alloys including an element of the group IV, e.g. Ge, SiN alloys, SiC alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78696—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the structure of the channel, e.g. multichannel, transverse or longitudinal shape, length or width, doping structure, or the overlap or alignment between the channel and the gate, the source or the drain, or the contacting structure of the channel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

一种装置，包括沟道构件(401)、第一电极和第二电极(403、404)、以及支撑衬底(402)，该第一电极和第二电极被配置为使电流能够从第一电极通过沟道构件流到第二电极，该支撑衬底被配置为支撑沟道构件以及第一电极和第二电极，其中沟道构件通过纳米膜(411)而与支撑衬底分离，该纳米膜被配置为通过抑制沟道构件与支撑衬底之间的相互作用来便于电流流过沟道构件。可能地，在衬底与纳米膜之间存在导电屏蔽层(412)，该层也可以是纳米膜。所述装置还可以包括栅电极(406)和栅极电介质(407)，所述栅极电介质也可能是纳米膜。如图5所示，该装置可以被配置为感测分析物物质(513)。

Description

包括纳米膜的装置和相关方法
致谢
根据石墨烯旗舰项目的第604391号拨款协议，导致这些结果的研究得到了欧盟第七框架计划的资助。
技术领域
本公开特别地涉及纳米膜、相关的方法和装置，具体地涉及包括纳米膜的装置，该纳米膜位于沟道构件与支撑衬底之间，以通过抑制沟道构件与支撑衬底之间的相互作用来便于电流流过沟道构件。某些公开的示例性方面/实施例涉及场效应晶体管、智能窗和便携式电子设备，特别是可以被手持使用(尽管它们可以被放置在托架使用)的所谓手持便携式电子设备。这种手持便携式电子设备包括所谓的个人数字助理(PDA)和平板电脑。
根据一个或多个所公开的示例性方面/实施例的便携式电子设备/装置可以提供一个或多个音频/文本/视频通讯功能(例如，远程通讯、视频通讯和/或文本传输、短消息服务(SMS)/多媒体消息服务(MMS)/电子邮件功能、交互式/非交互式观看功能(例如网络浏览、导航、TV/节目观看功能)，音乐录制/播放功能(例如MP3或其它格式和/或(FM/AM)无线电广播录制/播放)、数据功能的下载/发送、图像捕捉功能(例如使用(例如内置)数字相机)、以及游戏功能。
背景技术
目前正在研究开发具有改善的物理和电气性能的新型电子设备。
先前公布的文件或本说明书中任何背景技术的列举或讨论不应一定被视为承认该文件或背景技术是现有技术状态的一部分或者是普通常识。
发明内容
根据第一方面，提供了一种装置，其包括沟道构件、第一电极和第二电极、以及支撑衬底，所述第一电极和第二电极被配置为使电流能够从所述第一电极通过所述沟道构件流到所述第二电极，所述支撑衬底被配置为支撑所述沟道构件以及所述第一电极和第二电极，其中所述沟道构件通过纳米膜而与所述支撑衬底分离，所述纳米膜被配置为通过抑制所述沟道构件与所述支撑衬底之间的相互作用来便于电流流过所述沟道构件。
所述纳米膜可以具有预定厚度以在所述沟道构件与所述支撑衬底之间提供足以减小它们之间的电磁相互作用的间隔，从而便于电流流过所述沟道构件。
所述纳米膜可以为足够厚和可变形中的一种或多种，以减小由所述支撑衬底的表面处的粗糙度引起的所述沟道构件处的起伏以及相关联的载荷子迁移率的降低，从而便于电流流过所述沟道构件。
所述纳米膜可以包括电介质材料，所述电介质材料被配置为抑制电流从所述沟道构件泄漏到所述支撑衬底，从而便于电流流过所述沟道构件。
所述纳米膜可以包括导电材料，所述导电材料被配置为屏蔽所述沟道构件免受由所述支撑衬底上的带电物质产生的电场影响，从而便于电流流过所述沟道构件。
所述纳米膜可以包括导电材料，所述导电材料被配置为屏蔽所述沟道构件免受由通过所述支撑衬底上的电互连传播的电信号所产生的电磁场影响，从而便于电流流过所述沟道构件。
所述纳米膜可以包括一种或多种掺杂剂，所述一种或多种掺杂剂被配置为引起通过所述沟道构件的电流的变化。
所述一种或多种掺杂剂可以被配置为在所述沟道构件中形成p型区域、n型区域、pn结、pnp结和npn结中的至少一者。
所述装置可以包括位于所述纳米膜与所述支撑衬底之间的导电材料层，并且所述纳米膜可以包括电介质材料，所述电介质材料被配置为充当所述沟道构件与所述导电材料层之间的电介质间隔物，以使得被施加到所述导电材料层的电压能够用来改变通过所述沟道构件的电流。
所述装置可以包括纳米膜(例如，使所述沟道构件与所述支撑衬底分离的所述纳米膜的另外的或替代的纳米膜)，该纳米膜包括电介质材料，所述电介质材料被配置为充当所述沟道构件与相应的导电材料层之间的电介质间隔物，以使得被施加到所述相应的导电材料层的电压能够用来改变通过所述沟道构件的电流。该纳米膜可以被认为充当其中顶部栅电极可用于FET器件的情况下的介电层。
所述装置可以包括通过另外的纳米膜而与所述沟道构件分离的第三电极，所述另外的纳米膜包括电介质材料，所述电介质材料被配置为充当所述第三电极与所述沟道构件之间的电介质间隔物，以使得被施加到所述第三电极的电压能够用来改变通过所述沟道构件的电流。
所述装置可以包括位于所述沟道构件的与所述支撑衬底相反的一侧上的另外的纳米膜，所述另外的纳米膜包括受体物质，所述受体物质被配置为与来自周围环境的带电物质进行特异性结合，所述受体物质与所述带电物质的结合将所述带电物质定位在足够靠近所述沟道构件的位置，以引起通过所述沟道构件的电流的变化。
所述装置可以包括位于所述沟道构件的与所述支撑衬底相反的一侧上的另外的纳米膜，所述另外的纳米膜包括一个或多个孔，所述一个或多个孔被配置为允许来自周围环境的特定分析物物质通过以与所述沟道构件相互作用，所述分析物物质与所述沟道构件的相互作用引起通过所述沟道构件的电流的变化。
所述装置可以包括位于所述沟道构件的与所述支撑衬底相反的一侧上的另外的纳米膜，所述另外的纳米膜被配置为保护下伏的(underlying)沟道构件和电极免受周围环境的影响。
所述纳米膜、所述另外的纳米膜、所述沟道构件、所述电极、所述导电材料层和所述支撑衬底中的至少一者可以被配置为是可逆地可变形的、可逆地柔性的、可逆地可拉伸的、以及可逆地可压缩的中的一种或多种。
所述纳米膜和所述另外的纳米膜中的至少一者可具有至多10个纳米膜层、至多10nm的厚度、以及至多10cm的横向尺寸中的一者或多者。
每个纳米膜层可以包括以下类型的纳米膜之一：有机、无机、金属、金属复合、玻璃、陶瓷、电介质、碳、硅、二氧化硅、金、银、铜、铂、钯、铝、镍、铬、钛、钨、铅和锡。
所述沟道构件可以包括金属、半导体、石墨烯、硅、锗、砷化镓、碳化硅、金、银和铜中的一种或多种。
所述支撑衬底可以包括聚酰亚胺、聚酯、聚氨酯和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
所述装置可以是以下中的一者或多者：电子设备、便携式电子设备、便携式远程通讯设备、移动电话、个人数字助理、平板电脑、平板手机(phablet)、台式计算机、膝上型计算机、服务器、智能手机、智能手表、智能眼镜、电路板、传输线、传感器、场效应晶体管、光电探测器、光电晶体管、光电二极管、光伏电池以及用于上述一者或多者的模块。
根据另一方面，提供了一种装置的制造方法，所述方法包括：
在支撑衬底的顶部上形成纳米膜；
在所述纳米膜的顶部上形成沟道构件；以及
形成第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极被配置为使电流能够从所述第一电极通过所述沟道构件流到所述第二电极，其中所述纳米膜被配置为通过抑制所述沟道构件与所述支撑衬底之间的相互作用来便于电流流过所述沟道构件。
在支撑衬底的顶部上形成纳米膜可以包括：
将芳族分子沉积到所述支撑衬底上；
允许所述芳族分子形成自组装单层；以及
将所述自组装单层暴露于电子束以诱发所述芳族分子的交联。芳族分子的交联的诱发可以使用加热/局部加热来完成。
所述芳族分子可以包括联苯硫醇、低聚苯(oligophenyls)、六苯基苯和多环芳烃中的一种或多种。
根据另一方面，提供了一种装置，其包括沟道构件、第一电极和第二电极、以及支撑衬底，所述第一电极和第二电极被配置为使电流能够从所述第一电极通过所述沟道构件流到所述第二电极，所述支撑衬底被配置为支撑所述沟道构件以及所述第一电极和第二电极，其中所述沟道构件通过纳米膜而与所述支撑衬底分离，并且其中所述装置进一步包括位于所述纳米膜与所述支撑衬底之间的导电材料层，所述纳米膜包括电介质材料，所述电介质材料被配置为充当所述沟道构件与所述导电材料层之间的电介质间隔物，以使得被施加到所述导电材料层的电压能够用来改变通过所述沟道构件的电流。
本文所公开的任何方法的步骤并非必须按照所公开的确切顺序来执行，除非技术人员明确说明或理解。
在本说明书的全文中，与诸如“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“上方”和“下方”之类的相对取向和位置有关的描述符及其任何形容词和副词派生词是在附图中给出的装置的取向的意义上使用。然而，这样的描述符并不旨在以任何方式限于所描述或要求保护的发明的预期用途。
用于实现本文公开的方法的一个或多个步骤的对应计算机程序也在本公开内，并且被所描述的示例性实施例中的一个或多个所涵盖。
当在计算机上运行时，这些计算机程序中的一个或多个可以使计算机配置任何装置(包括本文公开的电池、电路、控制器或设备)或者执行本文公开的任何方法。这些计算机程序中的一个或多个可以是软件实现，并且计算机可以被认为是任何适当的硬件，包括数字信号处理器、微控制器以及在只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)或电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)作为非限制性例子。该软件可以是汇编程序。
这些计算机程序中的一个或多个可以被提供在计算机可读介质上，该计算机可读介质可以是诸如磁盘或存储设备的物理计算机可读介质，或者可以被实现为瞬态信号。这种瞬态信号可以是网络下载，包括因特网下载。
本公开包括独立的或各种组合的一个或多个对应的方面、示例性实施例或特征，无论是否在该组合中或独立地被特别声明(包括要求保护)。用于执行所讨论的功能中的一个或多个的对应装置也在本公开内。
以上发明内容旨在仅仅是示例性的，而非限制性的。
附图说明
现在参考附图，仅借助实例给出描述，其中：
图1示出了常规的场效应晶体管(截面图)；
图2示出了本文描述的包括顶栅场效应晶体管配置的装置(截面图)的一个实例；
图3示出了本文描述的包括底栅场效应晶体管配置的装置(截面图)的另一实例；
图4示出了本文描述的包括顶-底栅场效应晶体管配置的装置(截面图)的另一实例；
图5示出了本文描述的被配置用于检测特定分析物物质的装置(截面图)的另一实例；
图6示出了本文描述的包括信号线的装置(截面图)的另一实例；
图7示出了本文描述的包括pn结的装置(截面图)的另一实例；
图8示出了本文描述的包括保护层的装置(截面图)的另一实例；
图9a-d示出了形成纳米膜的方法的一个实例；
图10a示出了用于进行电气测量的测试样本(平面图)；
图10b以截面图示出了图10a的测试样本；
图11示出了具有和不具有碳纳米膜的石墨烯的I-V测量；
图12示出了在弯曲测试期间具有碳纳米膜的石墨烯的电阻如何变化；
图13a示出了在弯曲测试之前具有碳纳米膜的石墨烯的光学显微照片；
图13b示出了在弯曲测试之后具有碳纳米膜的石墨烯的光学显微照片；
图14示出了本公开的装置的另一实例；
图15示出了制造本公开的装置的方法的主要步骤；
图16示出了包括被配置为执行、控制或启用图15的方法的计算机程序的计算机可读介质。
具体实施方式
本公开的装置的一个或多个公开的实施例涉及场效应晶体管(FET)。FET是一种其中电流通过沟道的晶体管，沟道的电导(或导电性)可以由横向电场控制。
图1以截面图示出了常规的FET。如该图所示，半导体沟道101(例如p型硅)被支撑在衬底102上并连接到金属源电极103和漏电极104。通过跨沟道101施加电位差(V)105，电流分别经由源电极103和漏电极104电极进入和离开沟道。源电极103与漏电极104之间的沟道101的电导由通过薄电介质层107电容耦合的第三电极(栅电极106)而被导通和关断。电导可以通过测量通过沟道101的电流(例如使用电流表108)并除以电位差(V)105来确定。对于p型硅(或另一p型半导体)，正栅极电压(VG)的施加消耗载荷子(在沟道101中形成耗尽区109)并降低电导，而施加负栅极电压(VG)导致载荷子的累积(形成导电区域)和电导的增大。
影响FET性能的两个因素是通过沟道的载荷子的迁移率，以及处于导通状态的电导与处于关断状态的电导的比率(所谓的“通/断比”)。已经发现，载荷子的迁移率可受到由于与下伏的衬底的相互作用而导致的载荷子散射和俘获的不利影响。例如，被吸附到衬底表面上的带电物质可以增加沟道处的电场，流过支撑衬底上的导电迹线(例如在电路板中)的电信号可以在沟道处产生电磁场。此外，由衬底表面粗糙度引起的沟道中的起伏也可以降低载荷子的迁移率。
关于通/断比，由顶栅电极产生的电场通常对沟道下表面附近的载荷子的影响小于对沟道上表面附近的载荷子的影响(因此仅在图1中的上表面处形成耗尽/传导区域)。这导致通/断比减小，并且可以使得控制沟道的电导更加困难。从沟道到衬底的电流泄漏也会不利地影响器件性能。
现在将描述可提供这些问题中的一个或多个的解决方案的装置和相关方法。
图2以截面图示例出了本公开的装置210的一个实例。装置210包括沟道构件201、第一电极203和第二电极204、以及支撑衬底202，第一电极203和第二电极204被配置为使电流能够从第一电极203通过沟道构件201流到第二电极204，支撑衬底202被配置为支撑沟道构件201以及第一电极203和第二电极204。如上所述，该装置还包括第三电极206以控制电流的流动。然而，与图1中所示的常规场效应晶体管结构不同，沟道构件201通过纳米膜211而与支撑衬底202分离，纳米膜211被配置为通过抑制沟道构件201与支撑衬底202之间的相互作用来便于电流流过沟道构件201。应该理解，第一/源电极203与第二/漏电极之间的载荷子流动可以包括从源电极到漏电极的电子流动(或者从漏电极到源电极的电子流动，具体取决于使用的命名约定)。在一些实例中，其它载荷子可以从一个电极流到另一电极(例如，空穴)。由此，从第一电极通过沟道构件到第二电极的电流流动应被理解为功能性的。
可认为纳米膜是自支撑的天然(例如有机)或人造(例如无机、金属、玻璃、陶瓷或复合)结构，其具有低于100nm的厚度和可超过1,000,000的高纵横比。在一些情况下，纳米膜的厚度可以小于1nm(即，若干个原子层厚)，这使得该结构为准二维的。因此纳米膜同时属于纳米级物体(由于其厚度和相关的低维特性)和微米级物体(由于其相对较大的横向尺寸)的类别。
纳米膜可以由宽范围的不同材料形成，所述材料包括但不限于碳、硅、硼、锗、二氧化硅、金、银、铜、铂、钯、铝、镍、铬、钛、钨、铅和锡。此外，相同或不同材料的若干个纳米膜层(例如至多10层)可以一个层叠在另一个顶上以提供附加功能。由于碳纳米膜与石墨烯相容，碳纳米膜可能对未来的器件应用特别有益。碳纳米膜是电绝缘结构，其包括厚度为约1nm(比单层石墨烯厚三倍)的单层交联芳族分子。石墨烯和碳纳米膜都具有高表面积对体积比(surface to volume ratio)，并且这两种材料的组合可能潜在地用于在高速(例如射频)和传感器领域中创建超薄柔性器件。
图2所示的纳米膜211可以以一种或多种不同方式便于电流的流动。例如，纳米膜可以被配置为具有预定厚度，以在沟道构件201与支撑衬底202之间提供足以减小其间的电磁相互作用的间隔。附加地或替代地，纳米膜211可以足够厚和/或可变形，以减小由支撑衬底202的表面处的粗糙度引起的沟道构件201处的起伏(以及关联的载荷子迁移率的降低)。在后一种情况下，可以使用相对厚(例如50-100nm)的纳米膜211的压缩来吸收来自下伏的衬底表面的任何突起，同时使纳米膜211的上表面基本平滑。
在一些实例中，纳米膜211可以包括被配置为抑制电流从沟道构件201泄漏到支撑衬底202的电介质材料(例如碳纳米膜)，或者可以包括被配置为屏蔽沟道构件201免受由支撑衬底202上的带电物质产生的电场影响的导电材料。导电纳米膜211也可以用于屏蔽沟道构件201免受由通过支撑衬底202上的电互连(未示出)传播的电信号所产生的电磁场影响。上述功能中的两种或更多种可以由单个纳米膜层提供，或者可以由层叠在一起以形成多层纳米膜211的若干个不同的纳米膜层提供。
用于形成纳米膜211、沟道构件201、电极203、204、206和支撑衬底202的材料也可能受最终产品的其它方面的影响。例如，如果装置210形成柔性/可拉伸装置的一部分，则这些部件中的一些或全部可以是可逆地可变形的、可逆地柔性的、可逆地可拉伸的、和可逆地可压缩的中的一种或多种。在这方面，纳米膜211可以包括碳纳米膜层，沟道构件201以及电极203、204、206可以包括石墨烯，并且支撑衬底202可以包括聚酰亚胺、聚酯、聚氨酯和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
类似地，如果装置210形成电子显示器或光学传感器的一部分，则这些部件中的一些或全部可以是基本光学透明的。在这方面，纳米膜211可以包括碳纳米膜，沟道构件201可以包括石墨烯，电极203、204、206可以包括铟锡氧化物，并且支撑衬底202可以包括玻璃。
可用于形成沟道构件201的其它材料包括硅、锗、砷化镓和碳化硅；可用于形成电极203、204、206的其它材料包括金、银和铜；并且可用于形成支撑衬底202的其它材料包括硅和聚对苯二甲酸乙二醇酯。
图3示出了本公开的装置310的另一实例。在该实例中，代替第三电极206，装置310包括位于纳米膜311与支撑衬底302之间的导电材料层312。另外，纳米膜311包括电介质材料，该电介质材料被配置为使得被施加到导电材料层312上的电压可用来改变通过沟道构件301的电流。导电材料层312因此用作底栅电极，并且纳米膜311代替常规的电介质间隔物107(典型地，陶瓷)。由于纳米膜311和导电层312的连续结构，该布置可以通过允许横向电场与沟道301的更大部分相互作用来提供更大的电流控制。此外，纳米膜311的电绝缘性质通过消除沉积栅极电介质107的需要来帮助简化装置310的制造。
在可以具有(例如如图3所示)或可以不具有(未示出)纳米膜311(位于沟道构件与支撑衬底302之间/使沟道构件与支撑衬底302分离，并且被配置为通过抑制沟道构件与支撑衬底之间的相互作用来便于电流流过沟道构件)的其它实施例中，可以将电介质纳米膜311'定位在具有适当定位的相应导电材料312'(未示出)的沟道构件301的顶部(相对于支撑衬底302的位置)。以这种方式，可以使用被施加到相应的导电材料层312'的电压来改变通过沟道构件301的电流。该顶部纳米膜可以被认为充当电介质层，其中可以将顶栅电极用于FET器件。
图4示出了本公开的装置410的另一实例。这次，装置410包括与图3的导电材料层312、412组合的图2的第三电极206、406。以这种方式，通过沟道构件401的电流流动可以从沟道401的上方和下方进行选通，以提供更大的控制并增加装置410的通/断比。在一些情况下，用于使第三电极406与沟道构件401绝缘的常规电介质407可以被另外的电介质纳米膜代替。使用纳米膜411代替常规的诸如陶瓷(其倾向于刚性和相对脆性)的电介质材料407可以使装置401更具弹性。因此，该特征可用于柔性/可拉伸的器件。
图5示出了本公开的装置510的又一实例。在该实例中，装置510包括位于沟道构件501的顶部上(即，在沟道构件501的与支撑衬底502相反的一侧上)的另外的纳米膜511'。另外的纳米膜511'包括受体物质，该受体物质被配置为与来自周围环境的带电物质513进行特异性结合，受体物质与带电物质513的结合将带电物质513定位在足够靠近沟道构件501的位置，以引起通过沟道构件501的电流的变化。因此，代替电极106或导电材料层312，带电物质513选通沟道构件501。以这种方式，装置510可以用作传感器，用于检测周围环境中带电物质513的存在和量级(magnitude)中的一者或多者。对于定性检测，仅仅预定量的电流(或电导率/电导)变化的确定可足以推断带电物质513的存在。另一方面，对于定量检测，通常需要预先校准相对于电流(或电导率/电导)的带电物质513的浓度。
代替图5中的包括用于特异性结合的受体物质的另外的纳米膜511'，可以包括一个或多个孔，所述孔被配置为(例如基于大小、形状和化学中的一者或多者)允许来自周围环境的特定分析物物质通过，以与沟道构件501相互作用并引起电流的变化，因此允许选择性地检测不同的分析物。在这种情况下，特定分析物物质可以是与沟道构件相互作用以引起电流变化的化学或生物物质，或者可以是能够直接选通沟道构件501的带电化学或生物物质513。该实例的另外的纳米膜511'因此充当分析物过滤器以提供精确检测所需的特异性。在其它情况下，该装置可以被配置为使得分析物可以直接与纳米膜相互作用，并且可以发生电荷转移，这可以调制通过沟道构件的电流。
图6示出了本公开的装置610的另一实例。在该实例中，没有沟道构件601的选通，并且电流是以从第一电极603通过沟道构件601传输到第二电极604的电信号的形式。沟道构件601因此可以用作电路板的电迹线或者用作传输线(例如微带或共面波导)的信号线，这两者都可以受益于由纳米膜611提供的上述电学特性。
图7示出了本公开的装置710的一个实例，其利用通过不同的化学或生物物质使纳米膜711功能化的能力。在该实例中，纳米膜711包括一种或多种掺杂剂714a、714b，掺杂剂714a、714b被配置为引起通过沟道构件701的电流的变化。例如，一种或多种掺杂剂714a、714b可以被配置为在相邻沟道构件701中形成p型区域、n型区域、pn结715(如图所示)、pnp结和npn结中的一者或多者，从而避免了直接掺杂沟道构件701以形成这种结构715的需要。因此，该方面可以用于制造半导体器件，例如光电探测器、光电晶体管、光电二极管和光伏电池。合适的掺杂剂714a、714b的例子包括硼、磷、铜、镍、碳化硅、氮、二氧化氮、以及诸如二硫化钼、六方氮化硼和磷烯(phosphorene)的二维材料。这些掺杂剂可以被添加到纳米膜711的顶表面和底表面中的一者或多者。
图8示出了本公开的装置810的又一实例。在该实例中，装置810包括位于沟道构件801和电极803、804的顶部上(即，在沟道构件801的与支撑衬底802相反的环境侧)的另外的纳米膜811'，另外的纳米膜811'被配置为保护下伏的沟道构件801和电极803、804免受周围环境的影响。因此，另外的纳米膜811'因此在装置810的操作中不起主动作用，而是起到保持所述装置操作的作用。在一些实例中，另外的纳米膜811'可以包括电介质材料，该电介质材料被配置为使沟道构件801以及电极803、804与装置810的其它导电部件绝缘。如果装置810打算在室外使用(例如作为环境传感器)，则另外的纳米膜811'可以附加地或替代地包括惰性材料，该惰性材料被配置为防止与元素(例如空气或水)发生任何反应。惰性材料也可以为电介质，以防止由雨水或空气中的湿气造成短路。
图9a-d示出了一种形成大面积(例如，在这种情况下横向尺寸至多10cm，尽管不限于10cm横向尺寸的大尺寸制造是可行的)碳纳米膜的方法，该碳纳米膜具有均匀厚度(例如，至多3nm)以及定制的物理和化学性质，这在目前通过直接化学合成是无法实现的。该方法包括将作为液体或蒸气的芳族分子沉积到支撑衬底的表面上(图9a)，并允许芳族分子通过吸附和范德华相互作用而形成自组装单层(图9b)。然后将自组装单层暴露于电子束下以诱发芳族分子的交联(图9c)，然后溶解支撑衬底(例如通过湿法蚀刻)以留下自立式纳米膜(图9d)。在一些情况下，支撑衬底可以被保留以向纳米膜和其它部件提供额外的支撑(即，在制造期间使用的衬底可以形成最终装置的一部分)。
所得到的碳纳米膜的厚度、均匀性、孔隙的存在和表面化学性质取决于自组装单层的性质，自组装单层的性质自身取决于构成的芳族分子。合适的芳族分子的例子包括聚芳族分子，如低聚苯、六苯基苯和多环芳烃。诸如非稠合的低聚苯衍生物的基于巯基的前体具有线性分子主链，该主链提供了自组装单层的改进的结构排序。一个特定的例子是1,1-联苯-4-硫醇(其可以掺杂或不掺杂有氮)。另一方面，诸如萘、蒽和芘巯基衍生物的缩合多环前体更具刚性，并且可以在单层中提供更高的稳定性和增加的碳密度。芳族分子的其它例子包括如具有螺旋桨状结构的非稠合六苯基苯衍生物的“庞大的”分子，以及诸如六迫苯并晕苯(hexa-peribenzocoronene)衍生物的扩展的盘型多环芳烃。
图10a和10b(分别以平面图和截面图)示出了被制造用于测试本公开的装置的电气特性的测试样本。测试样本包括通过长度为500μm，宽度为1mm的化学气相沉积的石墨烯沟道1001而与聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)衬底1002分离的碳纳米膜1011。样本还包括位于碳纳米膜1011和石墨烯1001的顶部上的多个银电极1003，用于研究通过纳米膜-石墨烯界面的石墨烯沟道1001的电导率。还制造了另一个没有碳纳米膜1011的测试样本用于比较。
图11示出了在具有和不具有碳纳米膜的情况下的4点I-V测量的结果。这些结果显示，对于不具有碳纳米膜的样本，接触电阻为1.075kΩ，薄层电阻率(sheet resistivity)为4.8kΩ/sq，而对于具有碳纳米膜的样本，接触电阻为15.34kΩ，薄层电阻率为6.14kΩ/sq。这些值表明，碳纳米膜本身是电绝缘的，这支持其用作在场效应器件等中使用的电介质材料。
然后使测试样本经受重复的机械弯曲以确定其电气性质随着变形的任何变化。在此实验期间，样本以1Hz的频率前后弯曲1000次，压缩模式下的位移为5mm，弯曲半径为～12.5mm。
图12示出了具有碳纳米膜的样本的机械弯曲测试的结果。已经发现，在压缩应变下两种样本的电阻都略有增加，电阻的变化为约0.3％，标准因子(gauge factor)为0.57。
图13a和13b分别示出了在1000次弯曲循环之前和之后拍摄的包括纳米膜的样本的光学显微照片。表面上没有裂纹或主要缺陷表明样本没有因机械变形而退化。
图14示出了本公开的装置1410的另一实例。装置1410可以是以下中的一者或多者：电子设备、便携式电子设备、便携式远程通讯设备、移动电话、个人数字助理、平板电脑、平板手机、台式计算机、膝上型计算机、服务器、智能手机、智能手表、智能眼镜、电路板、传输线、传感器、场效应晶体管、光电探测器、光电晶体管、光电二极管、光伏电池以及用于上述一者或多者的模块。在所示的实例中，装置1410包括先前描述的各种部件(由参考标号1416表示)、电源1417、处理器1418和存储介质1419，它们通过数据总线1420而彼此电连接。
处理器1418被配置为用于通过向其它部件提供信令并接收来自其它部件的信令来管理其操作，以实现装置1410的一般操作。存储介质1419被配置为存储计算机代码，该计算机代码被配置为执行、控制或启用装置1410的操作。存储介质1419还可以被配置为存储其它部件的设置。处理器1418可访问存储介质1419以检索部件设置，以管理其它部件的操作。
在处理器1418的控制下，电源1417被配置为在第一电极与第二电极之间施加电压，以使电流能够从第一电极通过沟道构件流到第二电极。在场效应器件的情况下，电源1417(在处理器1418的控制下)可以被配置为将栅极电压施加到第三电极(和/或导电材料层)，以引起可检测的电流流动的变化。以这种方式，装置1410可以充当装置1410的电路内的电子开关。
处理器1418可以是包括专用集成电路(ASIC)的微处理器。存储介质1419可以是诸如易失性随机存取存储器之类的临时存储介质。另一方面，存储介质1419可以是诸如硬盘驱动器、闪存或非易失性随机存取存储器之类的永久存储介质1419。电源1417可以包括一次电池、二次电池、电容器、超级电容器以及电池-电容器混合电路中的一者或多者。
图15示出了制造本文描述的装置的方法的主要步骤1521-1523。该方法通常包括：在支撑衬底的顶部上形成纳米膜1521；在纳米膜的顶部上形成沟道构件1522；以及形成第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极被配置为使电流能够从第一电极通过沟道构件流到第二电极1523。
图16示意性地示出了根据一个实施例的提供计算机程序的计算机/处理器可读介质1624。该计算机程序可以包括被配置为执行、控制或启用图15的方法步骤1521-1523中的一个或多个的计算机代码。附加地或替代地，计算机程序可以包括被配置为在第一电极与第二电极之间施加电压以使电流能够从第一电极通过沟道构件流到第二电极的计算机代码。计算机程序还可以包括被配置为向第三电极(和/或导电材料层)施加栅极电压以引起电流流动的可检测变化的计算机代码。
在该实例中，计算机/处理器可读介质1624是诸如数字多功能盘(DVD)或光盘(CD)的盘。在其它实施例中，计算机/处理器可读介质1624可以是已经以执行发明功能的方式编程的任何介质。计算机/处理器可读介质1624可以是诸如记忆棒或存储卡(SD、迷你SD、微SD或纳SD)的可移除存储设备。
附图中描绘的其它实施例已经被提供有对应于前述实施例的类似特征的参考标号。例如，特征编号1也可以对应于编号101、201、301等。这些编号的特征可能出现在附图中，但是可能没有在这些特定实施例的描述中被直接提到。这些特征仍然在附图中被提供以帮助理解进一步的实施例，特别是关于类似的前述实施例的特征。
本领域技术人员应该理解，任何所提到的装置/设备和/或特别提到的装置/设备的其它特征可以由被设置为仅在启用(例如，被接通等等)时执行期望操作的装置提供。在这种情况下，它们可能未必具有在未启用(例如，关闭状态)下载入主动存储器中的适当软件，并且仅在启用状态(例如开启状态)下载入适当软件。该装置可以包括硬件电路和/或固件。该装置可以包括加载到存储器上的软件。这样的软件/计算机程序可以记录在相同的存储器/处理器/功能单元上和/或一个或多个存储器/处理器/功能单元上。
在一些实施例中，特定提及的装置/设备可以用合适的软件预先编程以执行期望的操作，并且其中适当的软件可以被启用以供下载“密钥”的用户使用，例如以解锁/启用软件及其相关功能。与这样的实施例相关联的优点可以包括在设备需要进一步的功能性时对下载数据的要求降低，并且这可以用于以下实例中：其中，可以感知到设备具有足够的容量来存储这种预编程的软件以用于可能不由用户启用的功能。
应该理解，除了所提到的功能之外，任何提到的装置/电路/元件/处理器都可以具有其它功能，并且这些功能可以由相同的装置/电路/元件/处理器执行。一个或多个公开的方面可以包括关联的计算机程序以及记录在适当的载体(例如存储器，信号)上的计算机程序(其可以是源/传输编码的)的电子分发。
应该理解，本文描述的任何“计算机”可以包括一个或多个单独的处理器/处理元件的集合，这些处理器/处理元件可以位于或不位于相同的电路板上，或者电路板、甚至相同设备的相同区域/位置上。在一些实施例中，任何提到的处理器中的一个或多个可以分布在多个设备上。相同或不同的处理器/处理元件可以执行本文描述的一个或多个功能。
应该理解，术语“信令”可以指作为一系列发送和/或接收信号传输的一个或多个信号。该系列信号可以包括一个、两个、三个、四个或甚至更多个单独的信号分量或不同的信号以组成所述信令。这些单独的信号中的一些或全部可以同时、按顺序、和/或以在时间上彼此重叠的方式发送/接收。
参考任何提到的计算机和/或处理器和存储器(例如包括ROM、CD-ROM等)的任何讨论，这些可以包括计算机处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或已经以执行发明功能的方式编程的其它硬件部件。
申请人在此独立地公开了本文所述的每个单独的特征以及两个或更多个这种特征的任何组合，其程度使得这样的特征或组合能够基于本说明书整体、根据本领域技术人员的一般常识被执行，而不考虑这些特征或特征组合是否解决在此公开的任何问题，并且不限制权利要求的范围。申请人指出所公开的方面/实施例可以由任何这样的单独特征或特征组合组成。鉴于以上描述，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在本公开的范围内进行各种修改。
尽管已经示出和描述并指出了应用于本发明的不同实施例的基本新颖特征，但是应该理解，在不偏离本发明的精神的情况下，本领域的技术人员可以对所描述的设备和方法做出形式和细节上的各种省略、替换和改变。例如，明确地意图以基本上相同的方式执行基本相同的功能以实现相同结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合都在本发明的范围内。此外，应当认识到，结合任何公开的形式或实施例示出和/或描述的结构和/或元件和/或方法步骤都可以并入任何其它公开的或描述的或建议的形式或实施例中作为设计选择的一般事项。此外，在权利要求书中，装置加功能的条款旨在覆盖在此描述的执行所述功能的结构，不仅包括结构等同物，而且还包括等同的结构。因此，尽管钉子和螺钉可能不是结构等同物，因为钉子采用圆柱形表面来将木质部件固定在一起，而螺钉采用螺旋形表面，但在紧固木质部件的环境中，钉子和螺钉可能是等同的结构。

Claims (20)

1.一种基于纳米膜的装置，包括：
支撑衬底；
直接在所述支撑衬底上的纳米膜；
在所述纳米膜上的沟道构件；以及
在所述沟道构件上的第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极被配置为使电流能够从所述第一电极通过所述沟道构件流到所述第二电极；
其中，所述沟道构件通过所述纳米膜而与所述支撑衬底分离，所述纳米膜被配置为通过抑制所述沟道构件与所述支撑衬底之间的相互作用来便于电流流过所述沟道构件；以及
其中，所述纳米膜包括碳纳米膜，所述沟道构件包括石墨烯，所述支撑衬底包括聚酰亚胺、聚酯、聚氨酯和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述纳米膜具有预定厚度以在所述沟道构件与所述支撑衬底之间提供足以减小它们之间的电磁相互作用的间隔，从而便于电流流过所述沟道构件。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述纳米膜为足够厚和可变形中的一种或多种，以减小由所述支撑衬底的表面处的粗糙度引起的所述沟道构件处的起伏以及相关联的载荷子迁移率的降低，从而便于电流流过所述沟道构件。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述碳纳米膜被配置为抑制电流从所述沟道构件泄漏到所述支撑衬底，从而便于电流流过所述沟道构件。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述纳米膜包括导电材料，所述导电材料被配置为屏蔽所述沟道构件免受由所述支撑衬底上的带电物质产生的电场影响，从而便于电流流过所述沟道构件。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述纳米膜包括导电材料，所述导电材料被配置为屏蔽所述沟道构件免受由通过所述支撑衬底上的电互连传播的电信号所产生的电磁场影响，从而便于电流流过所述沟道构件。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述纳米膜包括一种或多种掺杂剂，所述一种或多种掺杂剂被配置为引起通过所述沟道构件的电流的变化。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述装置包括位于所述纳米膜与所述支撑衬底之间的导电材料层，并且其中所述碳纳米膜被配置为充当所述沟道构件与所述导电材料层之间的电介质间隔物，以使得被施加到所述导电材料层的电压能够用来改变通过所述沟道构件的电流。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述装置包括通过另外的纳米膜而与所述沟道构件分离的第三电极，所述另外的纳米膜包括电介质材料，所述电介质材料被配置为充当所述第三电极与所述沟道构件之间的电介质间隔物，以使得被施加到所述第三电极的电压能够用来改变通过所述沟道构件的电流。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述装置包括位于所述沟道构件的与所述支撑衬底相反的一侧上的另外的纳米膜，所述另外的纳米膜包括受体物质，所述受体物质被配置为与来自周围环境的带电物质进行特异性结合，所述受体物质与所述带电物质的结合将所述带电物质定位在足够靠近所述沟道构件的位置，以引起通过所述沟道构件的电流的变化。
11.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述装置包括位于所述沟道构件的与所述支撑衬底相反的一侧上的另外的纳米膜，所述另外的纳米膜包括一个或多个孔，所述一个或多个孔被配置为允许来自周围环境的特定分析物物质通过以与所述沟道构件相互作用，所述分析物物质与所述沟道构件的相互作用引起通过所述沟道构件的电流的变化。
12.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述装置包括位于所述沟道构件的与所述支撑衬底相反的一侧上的另外的纳米膜，所述另外的纳米膜被配置为保护所述沟道构件和所述电极免受周围环境的影响。
13.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述纳米膜、所述沟道构件、所述电极和所述支撑衬底中的至少一者被配置为是可逆地可变形的、可逆地柔性的、可逆地可拉伸的、以及可逆地可压缩的中的一种或多种。
14.根据权利要求8所述的装置，其中所述导电材料层被配置为是可逆地可变形的、可逆地柔性的、可逆地可拉伸的、以及可逆地可压缩的中的一种或多种。
15.根据权利要求9所述的装置，其中所述另外的纳米膜被配置为是可逆地可变形的、可逆地柔性的、可逆地可拉伸的、以及可逆地可压缩的中的一种或多种。
16.根据权利要求10所述的装置，其中所述另外的纳米膜被配置为是可逆地可变形的、可逆地柔性的、可逆地可拉伸的、以及可逆地可压缩的中的一种或多种。
17.根据权利要求11所述的装置，其中所述另外的纳米膜被配置为是可逆地可变形的、可逆地柔性的、可逆地可拉伸的、以及可逆地可压缩的中的一种或多种。
18.根据权利要求12所述的装置，其中所述另外的纳米膜被配置为是可逆地可变形的、可逆地柔性的、可逆地可拉伸的、以及可逆地可压缩的中的一种或多种。
19.一种制造基于纳米膜的装置的方法，所述方法包括：
直接在支撑衬底的顶部上形成纳米膜；
在所述纳米膜的顶部上形成沟道构件；以及
在所述沟道构件的顶部上形成第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极被配置为使电流能够从所述第一电极通过所述沟道构件流到所述第二电极；
其中，所述沟道构件通过所述纳米膜而与所述支撑衬底分离，所述纳米膜被配置为通过抑制所述沟道构件与所述支撑衬底之间的相互作用来便于电流流过所述沟道构件；以及
其中，所述纳米膜包括碳纳米膜，所述沟道构件包括石墨烯，所述支撑衬底包括聚酰亚胺、聚酯、聚氨酯和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
20.一种基于纳米膜的装置，包括：
支撑衬底；
直接在所述支撑衬底上的纳米膜；
在所述纳米膜上的沟道构件；以及
在所述沟道构件上的第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极被配置为使电流能够从所述第一电极通过所述沟道构件流到所述第二电极；
其中，所述沟道构件通过所述纳米膜而与所述支撑衬底分离；
其中，所述装置进一步包括位于所述纳米膜与所述支撑衬底之间的导电材料层，所述纳米膜包括电介质材料，所述电介质材料被配置为充当所述沟道构件与所述导电材料层之间的电介质间隔物，以使得被施加到所述导电材料层的电压能够用来改变通过所述沟道构件的电流；以及
其中，所述电介质材料是碳纳米膜，所述沟道构件包括石墨烯，所述支撑衬底包括聚酰亚胺、聚酯、聚氨酯和聚二甲基硅氧烷中的一种或多种。
CN201680046827.3A 2015-06-22 2016-05-18 包括纳米膜的装置和相关方法 Active CN107923868B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15173192.4A EP3109628B1 (en) 2015-06-22 2015-06-22 An apparatus comprising a nanomembrane, and associated methods
EP15173192.4 2015-06-22
PCT/FI2016/050328 WO2016207482A1 (en) 2015-06-22 2016-05-18 An apparatus comprising a nanomembrane, and associated methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107923868A CN107923868A (zh) 2018-04-17
CN107923868B true CN107923868B (zh) 2021-06-01

Family

ID=53491288

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680046827.3A Active CN107923868B (zh) 2015-06-22 2016-05-18 包括纳米膜的装置和相关方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180172628A1 (zh)
EP (1) EP3109628B1 (zh)
CN (1) CN107923868B (zh)
WO (1) WO2016207482A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109637931B (zh) * 2018-11-09 2020-11-10 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 显示面板、薄膜晶体管器件及其制造方法
CN111785829A (zh) * 2019-04-03 2020-10-16 天津大学 一种多位存储闪存单元

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101788525A (zh) * 2010-03-05 2010-07-28 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种手性传感器及其制备方法
CN103518255A (zh) * 2011-05-10 2014-01-15 国际商业机器公司 具有减小寄生电阻的带电单层的碳场效应晶体管
CN103814445A (zh) * 2011-08-09 2014-05-21 诺基亚公司 场效应晶体管装置、用于感测变形的设备和方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8803195B2 (en) * 2007-08-02 2014-08-12 Wisconsin Alumni Research Foundation Nanomembrane structures having mixed crystalline orientations and compositions
GB2469331A (en) * 2009-04-09 2010-10-13 Tech Universit T Graz OFET-based sensor with organic gate dielectric for detecting an analyte
JP5544796B2 (ja) * 2009-09-10 2014-07-09 ソニー株式会社 ３端子型電子デバイス及び２端子型電子デバイス
US8313956B2 (en) * 2010-03-09 2012-11-20 Nokia Corporation Apparatus and associated methods
CN101923065B (zh) * 2010-07-13 2013-05-01 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 场效应晶体管手性传感器及其制备方法
US9006785B2 (en) * 2013-01-28 2015-04-14 Wisconsin Alumni Research Foundation Doped and strained flexible thin-film transistors
GB2516247A (en) * 2013-07-16 2015-01-21 Nokia Corp An apparatus and associated methods

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101788525A (zh) * 2010-03-05 2010-07-28 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种手性传感器及其制备方法
CN103518255A (zh) * 2011-05-10 2014-01-15 国际商业机器公司 具有减小寄生电阻的带电单层的碳场效应晶体管
CN103814445A (zh) * 2011-08-09 2014-05-21 诺基亚公司 场效应晶体管装置、用于感测变形的设备和方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180172628A1 (en) 2018-06-21
CN107923868A (zh) 2018-04-17
WO2016207482A1 (en) 2016-12-29
EP3109628B1 (en) 2021-07-21
EP3109628A1 (en) 2016-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107278330B (zh) 场效应装置、相关的装置和方法
Liu et al. van der Waals contact engineering of graphene field-effect transistors for large-area flexible electronics
US9989488B2 (en) Field-effect sensor and associated methods
Singh et al. Tunable reverse‐biased graphene/silicon heterojunction schottky diode sensor
Kim et al. Electric property evolution of structurally defected multilayer graphene
Hong et al. Roll‐to‐roll dry transfer of large‐scale graphene
EP3012847B1 (en) A multilayer graphene composite
KR20140046063A (ko) 변형을 감지하는 전계 효과 트랜지스터 장치, 기기 및 방법
US9945765B2 (en) Environmental sensor and a method for determining relative vapour pressure
EP3131121B1 (en) Method for making a graphene-based field-effect apparatus
CN107923868B (zh) 包括纳米膜的装置和相关方法
WO2017162913A1 (en) A quantum dot photodetector apparatus and associated methods
Seo et al. Liquid crystal-on-organic field-effect transistor sensory devices for perceptive sensing of ultralow intensity gas flow touch
Kim et al. Completely foldable electronics based on homojunction polymer transistors and logics
EP3104416A1 (en) An apparatus for field effect transistor based devices and associated methods
Ling et al. Transistor performance of top rough surface of pentacene measured by laminated double insulated-gate supported on a poly (dimethylsiloxanes) base structure
Agarwal et al. Estimation of carrier mobility at organic semiconductor/insulator interface using an asymmetric capacitive test structure
Dubey et al. Molecular Modulation of Conductivity on H‐Terminated Silicon‐On‐Insulator Substrates
Seo et al. Touch sensors based on planar liquid crystal-gated-organic field-effect transistors
Lin et al. Effects of ultraviolet irradiation on energy band structure and conductivity of polyaniline

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant