JP2011101047A - 大面積ナノ可能マクロエレクトロニクス基板およびその使用 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ナノワイヤ薄膜が、基板上に形成される。ナノワイヤ薄膜は、動作電流レベルを達成するのに十分なナノワイヤの密度を有するように形成される。複数の半導体領域が、ナノワイヤ薄膜に画定される。コンタクトが、半導体デバイス領域において形成され、それによって、電気的な接続を複数の半導体デバイスに提供する。さらに、ナノワイヤを製造するための様々な材料、p型ドーピングナノワイヤおよびn型ドーピングナノワイヤを含む薄膜、ナノワイヤヘテロ構造、発光ナノワイヤヘテロ構造、ナノワイヤを基板上に配置するためのフローマスク、ナノワイヤを成膜するためのナノワイヤ噴霧技術、ナノワイヤにおける電子のフォノン散乱を減少または除去するための技術、および、ナノワイヤにおける表面準位を減少させるための技術が、説明される。
【選択図】なし
Description
(発明の分野)
本発明は、半導体デバイスに関し、より詳細には、ナノワイヤ薄膜を半導体デバイスに使用することに関する。
産業界において、低コストの電子部品とりわけ低コストで大面積の電子デバイスを開発することに関心が持たれている。そのような大面積電子デバイスの有用性は、民生品への応用から軍事的な用途まで様々な技術分野において、急激な変化をもたらすかもしれない。そのようなデバイスの例としての利用分野には、アクティブマトリックス液晶ディスプレイ(LCD)およびその他の種類のマトリックスディスプレイのための駆動回路、スマートライブラリ、クレジットカード、スマートプライスのための無線周波数識別タグおよび棚卸票、手荷物検査/安全監視システムまたは高速道路交通監視システム、大面積センサーアレイ、および、それらに類似するものが、含まれる。
基板上に形成された1つかまたはそれ以上の半導体デバイスを有する電子的な基板を得るための方法、システム、および、装置が、説明される。半導体ナノワイヤの薄膜が、基板上に形成される。ナノワイヤ薄膜は、動作電流レベルを達成するのに十分なナノワイヤの密度を有するように形成される。複数の半導体領域が、ナノワイヤ薄膜に画定される。コンタクトが、半導体デバイス領域において形成され、それによって、電気的な接続を複数の半導体デバイスに提供する。
N=予め定められた係数、
kb=ボルツマン定数=8.62×10−5eV/°K、
T=動作温度、室温において、kbT=0.0259eVである。
(項目1)
電気的デバイスを製造する方法であって、
(A)複数のナノワイヤを薄膜として基板上に成膜するステップと、
(B)第1の電気的コンタクトおよび第2の電気的コンタクトを基板上に形成するステップとを含み、
薄膜に含まれるナノワイヤの少なくとも1つが、第1の電気的コンタクトを第2の電気的コンタクトに結合する、
方法。
(項目2)
複数のナノワイヤが、複数の熱電ナノワイヤを含み、ステップ(A)が、
複数の熱電ナノワイヤを熱電ナノワイヤ薄膜として基板上に成膜するステップを含み、
それによって、電気的デバイスが、動作中に熱電特性を呈する、
項目1に記載の方法。
(項目3)
複数のナノワイヤが、複数の圧電ナノワイヤを含み、ステップ(A)が、
複数の圧電ナノワイヤを圧電ナノワイヤ薄膜として基板上に成膜するステップを含み、
それによって、電気的デバイスが、動作中に圧電特性を呈する、
項目1に記載の方法。
(項目4)
複数のナノワイヤが、複数の磁性ナノワイヤを含み、ステップ(A)が、
複数の磁性ナノワイヤを磁性ナノワイヤ薄膜として基板上に成膜するステップを含み、
それによって、電気的デバイスが、動作中に磁気特性を呈する、
項目1に記載の方法。
(項目5)
複数のナノワイヤが、複数の強誘電ナノワイヤを含み、ステップ(A)が、
複数の強誘電ナノワイヤを強誘電ナノワイヤ薄膜として基板上に成膜するステップを含み、
それによって、電気的デバイスが、動作中に強誘電特性を呈する、
項目1に記載の方法。
(項目6)
複数のナノワイヤが、複数の金属ナノワイヤを含み、ステップ(A)が、
複数の金属ナノワイヤを金属ナノワイヤ薄膜として基板上に成膜するステップ、
を含む項目1に記載の方法。
(項目7)
複数のナノワイヤが、複数の遷移金属酸化物ナノワイヤを含み、ステップ(A)が、
複数の遷移金属酸化物ナノワイヤを遷移金属酸化物ナノワイヤ薄膜として基板上に成膜するステップ、
を含む項目1に記載の方法。
(項目8)
ステップ(B)が、
第1の電気的コンタクトおよび第2の電気的コンタクトを基板上の複数のナノワイヤの少なくとも一部分上に形成するステップ、
を含む項目1に記載の方法。
(項目9)
ステップ(A)が、
ステップ(B)において第1および第2の電気的コンタクトを基板上に形成した後に、複数のナノワイヤを基板上に成膜するステップ、
を含む項目1に記載の方法。
(項目10)
第1の電気的コンタクトが、ソース電極であり、第2の電気的コンタクトが、ドレイン電極であり、ステップ(B)が、
ソース電極およびドレイン電極を基板上に形成するステップ、
を含む項目1に記載の方法。
(項目11)
(C)ゲート電極を基板上に形成するステップ、
をさらに含む項目10に記載の方法。
(項目12)
ステップ(C)が、
ゲート電極を基板上の複数のナノワイヤの少なくとも一部分上に形成するステップ、
を含む項目11に記載の方法。
(項目13)
ステップ(A)が、
ステップ(C)においてゲート電極を基板上に形成した後に、複数のナノワイヤを基板上に成膜するステップ、
を含む項目11に記載の方法。
(項目14)
第1の電気的コンタクトが、カソード電極であり、第2の電気的コンタクトが、アノード電極であり、ステップ(B)が、
カソード電極およびアノード電極を基板上に形成するステップ、
を含む項目1に記載の方法。
(項目15)
ステップ(A)が、
ナノワイヤがそれらの長軸に関して無作為に整列させられるように複数のナノワイヤを基板上に成膜するステップ、
を含む項目1に記載の方法。
(項目16)
(E)ナノワイヤの長軸が実質的に平行となるようにそれらのナノワイヤを整列させるステップ、
をさらに含む項目1に記載の方法。
(項目17)
複数の電気的デバイスを有する電子的基板であって、
基板と、
前記基板上に形成されたナノワイヤ薄膜であり、前記ナノワイヤ薄膜が、複数の半導体デバイス領域を画定する、前記ナノワイヤ薄膜と、
前記半導体デバイス領域に形成された複数のコンタクト対であり、それによって、電気的接続を複数の半導体デバイスに提供し、それぞれのコンタクト対が、それらの間に結合されたナノワイヤ薄膜の中の少なくとも1つのナノワイヤを有する、前記複数のコンタクト対と、
を備えた電子的基板。
(項目18)
ナノワイヤ薄膜が、複数の熱電ナノワイヤを含む項目17に記載の電子的基板。
(項目19)
ナノワイヤ薄膜が、複数の圧電ナノワイヤを含む項目17に記載の電子的基板。
(項目20)
ナノワイヤ薄膜が、複数の磁性ナノワイヤを含む項目17に記載の電子的基板。
(項目21)
ナノワイヤ薄膜が、複数の強誘電ナノワイヤを含む項目17に記載の電子的基板。
(項目22)
ナノワイヤ薄膜が、複数の金属ナノワイヤを含む項目17に記載の電子的基板。
(項目23)
ナノワイヤ薄膜が、複数の遷移金属酸化物ナノワイヤを含む項目17に記載の電子的基板。
(項目24)
コンタクト対が、基板上の複数のナノワイヤの少なくとも一部分上に形成された項目17に記載の電子的基板。
(項目25)
ナノワイヤ薄膜が、複数のコンタクト対を基板上に形成した後に、基板上に形成された項目17に記載の電子的基板。
(項目26)
それぞれのコンタクト対が、ソース電極およびドレイン電極を含む項目17に記載の電子的基板。
(項目27)
ゲート電極が、それぞれのコンタクト対に対応する基板上に形成された項目26に記載の電子的基板。
(項目28)
ゲート電極が、ナノワイヤ薄膜上に形成された項目27に記載の電子的基板。
(項目29)
ナノワイヤ薄膜が、ゲート電極を基板上に形成した後に、基板上に形成された項目27に記載の電子的基板。
(項目30)
それぞれのコンタクト対が、カソード電極およびアノード電極を含む項目17に記載の電子的基板。
(項目31)
ナノワイヤ薄膜に含まれるナノワイヤが、お互いに対して無作為に整列させられた項目17に記載の電子的基板。
(項目32)
ナノワイヤ薄膜に含まれるナノワイヤが、それらのナノワイヤの長軸が実質的に平行となるように整列させられた項目17に記載の電子的基板。
(項目33)
1つかまたはそれ以上の半導体デバイスに使用するための薄膜を製造する方法であって、
(A)p型ドーピングされた第1の複数のナノワイヤを形成するステップと、
(B)n型ドーピングされた第2の複数のナノワイヤを形成するステップと、
(C)第1の複数のナノワイヤおよび第2の複数のナノワイヤを基板上に成膜し、n型ドーピングナノワイヤおよびp型ドーピングナノワイヤを含むナノワイヤ薄膜を形成するステップとを含み、
それによって、ナノワイヤ薄膜が、n型ドーピングナノワイヤおよびp型ドーピングナノワイヤの両方の特性を呈する、
方法。
(項目34)
(D)n型ドーピングナノワイヤおよびp型ドーピングナノワイヤの混合物を基板上に固定化するステップ、
をさらに含む項目33に記載の方法。
(項目35)
(E)少なくとも第1および第2の電気的コンタクトを基板の予め定められた領域に形成するステップをさらに含み、
ステップ(D)が、n型ドーピングナノワイヤおよびp型ドーピングナノワイヤを、少なくとも第1および第2の電気的コンタクトのそれぞれに接触した状態で固定化するステップを含む、
項目34に記載の方法。
(項目36)
ステップ(C)が、
(1)第1の複数のナノワイヤを基板の第1の領域上に成膜するステップと、
(2)第2の複数のナノワイヤを基板の第2の領域上に成膜するステップとを含み、
ナノワイヤ薄膜が、基板上において局所的に分離されたn型ドーピングナノワイヤおよびp型ドーピングナノワイヤを含む、
項目33に記載の方法。
(項目37)
ステップ(C)が、
(1)第1の複数のナノワイヤを基板上に成膜し、ナノワイヤ薄膜の第1の二次層を形成するステップと、
(2)第2の複数のナノワイヤを第1の二次層上に成膜し、ナノワイヤ薄膜の第2の二次層を第1の二次層上に形成するステップと、
を含む項目33に記載の方法。
(項目38)
ステップ(C)が、
(1)第2の複数のナノワイヤを基板上に成膜し、ナノワイヤ薄膜の第1の二次層を形成するステップと、
(2)第1の複数のナノワイヤを第1の二次層上に成膜し、ナノワイヤ薄膜の第2の二次層を第1の二次層上に形成するステップと、
を含む項目33に記載の方法。
(項目39)
ステップ(C)が、
第1の複数のナノワイヤと第2の複数のナノワイヤとを混合するステップと、
混合された第1の複数のナノワイヤおよび第2の複数のナノワイヤを基板上に成膜し、ナノワイヤ薄膜を形成するステップと、
を含む項目33に記載の方法。
(項目40)
前記ステップ(A)および前記ステップ(B)が、それぞれ、
ナノワイヤのコアをドーピングするステップ、
を含む項目33に記載の方法。
(項目41)
前記ステップ(A)および前記ステップ(B)が、それぞれ、
ナノワイヤのシェルをドーピングするステップ、
を含む項目33に記載の方法。
(項目42)
前記ステップ(A)および前記ステップ(B)が、それぞれ、
ナノワイヤのコアおよびシェルをドーピングするステップ、
を含む項目33に記載の方法。
(項目43)
n型ドーピングされた材料およびp型ドーピングされた材料の動作特性を有する半導体デバイスであって、
基板と、
基板上に形成された複数の電気的コンタクトと、
複数の電気的コンタクトのそれぞれに接触した状態で基板に付着した、n型ドーピングされたナノワイヤおよびp型ドーピングされたナノワイヤを含む薄膜と、
を備えた半導体デバイス。
(項目44)
n型ドーピングナノワイヤおよびp型ドーピングナノワイヤを含む薄膜が、
基板に付着した複数のn型ドーピングナノワイヤを含む第1の領域と、
基板に付着した複数のp型ドーピングナノワイヤを含む第2の領域とを備え、
第1の領域と第2の領域とが、実質的に重なり合っていない、
項目43に記載の半導体デバイス。
(項目45)
n型ドーピングナノワイヤおよびp型ドーピングナノワイヤを含む薄膜が、
複数のn型ドーピングナノワイヤを含む第1の二次層と、
複数のp型ドーピングナノワイヤを含む第2の二次層と、
を備えた項目43に記載の半導体デバイス。
(項目46)
n型ドーピングナノワイヤおよびp型ドーピングナノワイヤを含む薄膜が、
n型ドーピングナノワイヤとp型ドーピングナノワイヤとの混合物、
を備えた項目43に記載の半導体デバイス。
(項目47)
電気的デバイスを製造する方法であって、
(A)それぞれのナノワイヤが、それの長軸に沿って第1のドーパントによってドーピングされた少なくとも1つの第1の部分および第2のドーパントによってドーピングされた少なくとも1つの第2の部分を有し、それぞれのナノワイヤが、実質的に第1の距離に等しい第1の部分と第2の部分との連続する接合間の間隔を有するように、複数のナノワイヤを形成するステップと、
(B)一対の電気的コンタクトを基板上に形成するステップであり、電気的コンタクト間の距離が、第1の距離にほぼ等しい、前記一対の電気的コンタクトを形成するステップと、
(C)複数のナノワイヤを基板上に成膜するステップであり、複数のナノワイヤの中の少なくとも1つのナノワイヤが、第1の電気的コンタクトを第2の電気的コンタクトに結合する、前記複数のナノワイヤを成膜するステップと、
を含む方法。
(項目48)
ステップ(A)が、
それぞれのナノワイヤを成長させるステップを含み、前記成長させるステップが、
(1)ドーピングされた第1の部分およびドーピングされた第2の部分がそれぞれのナノワイヤの長軸に沿って交互に現れるパターンを形成するステップ、
を含む項目47に記載の方法。
(項目49)
ステップ(1)が、
第1のドーパントを備えた第1のナノワイヤ原料物質と第2のドーパントを備えた第2のナノワイヤ原料物質とを交互に供給するステップ、
を含む項目48に記載の方法。
(項目50)
ステップ(A)が、
それぞれのナノワイヤを成長させるステップと、
ナノワイヤの長軸に沿って交互に現れるドーピングされた第1の部分とドーピングされた第2の部分とを有するようにそれぞれの成長したナノワイヤをドーピングするステップと、
を含む項目47に記載の方法。
(項目51)
電気的デバイスを製造する方法であって、
(A)それぞれのナノワイヤが、それの長軸に沿って、いくつかのドーピングされた部分を含む複数の反復するパターンを有するように複数のナノワイヤを形成するステップであり、反復するパターンのそれぞれのパターンが、第1の距離に実質的に等しい長さを有する、前記複数のナノワイヤを形成するステップと、
(B)複数の電気的コンタクトを基板上に形成するステップであり、複数の電気的コンタクトの一対の電気的コンタクト間の距離が、第1の距離にほぼ等しい、前記複数の電気的コンタクトを形成するステップと、
(C)複数のナノワイヤを基板上に成膜するステップであり、複数のナノワイヤが、複数の電気的コンタクトに付着する、前記複数のナノワイヤを成膜するステップと、
を含む方法。
(項目52)
ステップ(A)が、
(1)いくつかのドーピングされた部分を含む複数の反復するパターンをナノワイヤの長軸に沿って直列に含むようにそれぞれのナノワイヤを成長させるステップ、
を含む項目51に記載の方法。
(項目53)
ステップ(1)が、
(i)第1のパターンに基づいてそれぞれのナノワイヤを成長させるステップであり、第1のパターンが、第1の部分および第2の部分を直列に備え、第1の部分が、第1のドーパントを含み、第2の部分が、第2のドーパントを含む、前記それぞれのナノワイヤを成長させるステップと、
(ii)それぞれのナノワイヤの長軸に沿って第1のパターンを反復するために、ステップ(i)を少なくとも1回だけ反復するステップと、
を含む項目52に記載の方法。
(項目54)
ステップ(1)が、
(i)第1のパターンに基づいてそれぞれのナノワイヤを成長させるステップであり、第1のパターンが、第1の部分、第2の部分、および、第3の部分を直列に備え、第1の部分および第3の部分が、第1のドーパントを含む、前記それぞれのナノワイヤを成長させるステップと、
(ii)それぞれのナノワイヤの長軸に沿って第1のパターンを反復するために、ステップ(i)を少なくとも1回だけ反復するステップと、
を含む項目52に記載の方法。
(項目55)
ステップ(i)が、
第2のドーパントを含むように第2の部分を成長させるステップ、
を含む項目54に記載の方法。
(項目56)
ステップ(i)が、
真性であるように第2の部分を成長させるステップ、
を含む項目54に記載の方法。
(項目57)
ステップ(A)が、
それぞれのナノワイヤを成長させるステップと、
いくつかのドーピングされた部分からなる反復するパターンをナノワイヤの長軸に沿って有するようにそれぞれの成長したナノワイヤをドーピングするステップと、
を含む項目51に記載の方法。
(項目58)
ステップ(1)が、
(i)それぞれの成長したナノワイヤを第1のパターンに基づいてドーピングするステップであり、第1のパターンが、第1の部分および第2の部分を直列に備え、第1の部分が、第1のドーパントを含み、第2の部分が、第2のドーパントを含む、前記ナノワイヤをドーピングするステップと、
(ii)それぞれの成長したナノワイヤの長軸に沿って第1のパターンを反復するために、ステップ(i)を少なくとも1回だけ反復するステップと、
を含む項目57に記載の方法。
(項目59)
ステップ(1)が、
(i)それぞれの成長したナノワイヤを第1のパターンに基づいてドーピングするステップであり、第1のパターンが、第1の部分、第2の部分、および、第3の部分を直列に備え、第1の部分および第3の部分が、第1のドーパントを含む、前記ナノワイヤをドーピングするステップと、
(ii)それぞれの成長したナノワイヤの長軸に沿って第1のパターンを反復するために、ステップ(i)を少なくとも1回だけ反復するステップと、
を含む項目57に記載の方法。
(項目60)
ステップ(i)が、
第2の部分を第2のドーパントによってドーピングするステップ、
を含む項目59に記載の方法。
(項目61)
ステップ(i)が、
第2の部分を真性にするステップ、
を含む項目59に記載の方法。
(項目62)
複数の電気的コンタクトが、アノード電極およびカソード電極を含み、ステップ(B)が、
第1の距離にほぼ等しいアノード電極とカソード電極との間の距離を有するようにアノード電極およびカソード電極を基板上に形成するステップ、
を含む項目51に記載の方法。
(項目63)
複数の電気的コンタクトが、ドレイン電極、ゲート電極、および、ソース電極を含み、ステップ(B)が、
第1の距離にほぼ等しいドレイン電極とゲート電極との間の距離を有するようにドレイン電極およびゲート電極を基板上に形成するステップと、
第1の距離にほぼ等しいソース電極とゲート電極との間の距離を有するようにソース電極を基板上に形成するステップと、
を含む項目51に記載の方法。
(項目64)
電気的デバイスであって、
基板と、
前記基板上に形成された第1の電気的コンタクトおよび第2の電気的コンタクトと、
複数のナノワイヤであり、それぞれのナノワイヤが、p型ドーピング部分およびn型ドーピング部分がナノワイヤの長軸に沿って交互に現れるパターンを有し、それぞれのナノワイヤが、実質的に第1の距離に等しい前記p型ドーピング部分と前記n型ドーピング部分との連続する接合間の間隔を有し、少なくとも1つのナノワイヤが、前記第1の電気的コンタクトを前記第2の電気的コンタクトに結合する、前記複数のナノワイヤとを備え、
前記第1の電気的コンタクトと前記第2の電気的コンタクトとの間の距離が、前記第1の距離にほぼ等しい、
電気的デバイス。
(項目65)
前記第1の電気的コンタクトが、ソース電極であり、前記第2の電気的コンタクトが、ゲート電極であり、
前記基板上に形成されたソース電極であり、ソース電極とゲート電極との間の距離が、前記第1の距離にほぼ等しい、前記ソース電極、
をさらに備えた項目64に記載の電気的デバイス。
(項目66)
前記第1の電気的コンタクトが、カソード電極であり、前記第2の電気的コンタクトが、アノード電極である項目64に記載の電気的デバイス。
(項目67)
発光薄膜を製造する方法であって、
(A)少なくとも1つの発光半導体ナノワイヤ材料を選択するステップと、
(B)選択された少なくとも1つの発光半導体ナノワイヤ材料から複数のナノワイヤを形成するステップと、
(C)それぞれのナノワイヤが少なくとも1つのPN接合を含むようにそれぞれのナノワイヤをドーピングするステップと、
(D)複数のナノワイヤを基板上に成膜するステップと、
を含む方法。
(項目68)
(E)第1の電気的コンタクトおよび第2の電気的コンタクトを基板上に形成するステップであり、少なくとも1つのナノワイヤが、第1の電気的コンタクトを第2の電気的コンタクトに結合する、前記形成するステップ、
をさらに含む項目67に記載の方法。
(項目69)
ステップ(D)が、ステップ(E)の前に実行される項目68に記載の方法。
(項目70)
ステップ(E)が、
第1の電気的コンタクトおよび第2の電気的コンタクトを基板上の複数のナノワイヤの少なくとも一部分上に形成するステップ、
を含む項目68に記載の方法。
(項目71)
第1の電気的コンタクトが、ソース電極であり、第2の電気的コンタクトが、ドレイン電極であり、
(F)ゲート電極を基板上に形成するステップ、
をさらに含む項目68に記載の方法。
(項目72)
第1の電気的コンタクトが、カソード電極であり、第2の電気的コンタクトが、アノード電極であり、ステップ(E)が、
(F)カソード電極およびアノード電極を基板上に形成するステップ、
を含む項目68に記載の方法。
(項目73)
ステップ(C)が、
交互に現れるN型ドーピング部分およびP型ドーピング部分を有するようにそれぞれのナノワイヤをドーピングするステップであり、それぞれのナノワイヤが、実質的に第1の距離に等しい交互にドーピングされた部分の連続する接合間の間隔を有する、前記ドーピングするステップ、
を含む項目67に記載の方法。
(項目74)
(E)第1の電気的コンタクトおよび第2の電気的コンタクトを基板上に形成するステップであり、少なくとも1つのナノワイヤが、第1の電気的コンタクトを第2の電気的コンタクトに結合し、第1の電気的コンタクトと第2の電気的コンタクトとの間の距離が、第1の距離にほぼ等しい、前記形成するステップ、
をさらに含む項目73に記載の方法。
(項目75)
ステップ(A)において選択された少なくとも1つの発光半導体材料が、蛍光材料、燐光材料、エレクトロルミネセンス材料、および、カソードルミネセンス材料の少なくとも1つを含み、ステップ(B)が、
蛍光材料、燐光材料、エレクトロルミネセンス材料、および、カソードルミネセンス材料の選択された少なくとも1つから複数のナノワイヤを形成するステップ、
を含む項目67に記載の方法。
(項目76)
ステップ(A)において選択された少なくとも1つの発光半導体材料が、複数の蛍光材料を含み、ステップ(B)が、
選択された複数の蛍光材料から複数のナノワイヤを形成するステップ、
を含む項目67に記載の方法。
(項目77)
ステップ(B)が、
それぞれのナノワイヤが実質的に同じ直径を有するように複数のナノワイヤを形成するステップ、
を含む項目67に記載の方法。
(項目78)
ステップ(B)が、
複数の直径を有するナノワイヤを含むように複数のナノワイヤを形成するステップ、
を含む項目67に記載の方法。
(項目79)
ステップ(A)が、
(1)選択されたそれぞれの発光半導体ナノワイヤ材料が選択されたものとは別の発光半導体ナノワイヤ材料と異なる色の光を放射するように複数の発光半導体ナノワイヤ材料を選択するステップ、
を含む項目67に記載の方法。
(項目80)
ステップ(1)が、
薄膜によって白色光が放射されるように複数の発光半導体ナノワイヤ材料を選択するステップ、
を含む項目79に記載の方法。
(項目81)
ステップ(A)が、
桃色、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、紫色、藍色、青紫色、茶色、赤外線、近赤外線、または、紫外線の光が薄膜によって放射されるように少なくとも1つの発光半導体ナノワイヤ材料を選択するステップ、
を含む項目67に記載の方法。
(項目82)
ステップ(D)が、ステップ(C)の前に実行される項目67に記載の方法。
(項目83)
ステップ(C)が、ステップ(D)の前に実行される項目67に記載の方法。
(項目84)
発光半導体デバイスを製造する方法であって、
(A)少なくとも1つの発光半導体ナノワイヤ材料を選択するステップと、
(B)選択された少なくとも1つの発光半導体ナノワイヤ材料から複数のナノワイヤを形成するステップと、
(D)複数のナノワイヤを基板上に成膜するステップと、
(E)第1の電気的コンタクトおよび第2の電気的コンタクトを基板上に形成するステップであり、少なくとも1つのナノワイヤが、第1の電気的コンタクトを第2の電気的コンタクトに結合する、前記形成するステップとを含み、
デバイスの動作中、光が、ナノワイヤと第1および第2の電気的コンタクトの一方との接合から放射される、
方法。
(項目85)
少なくとも1つのナノワイヤを第1および第2の電気的コンタクトの一方に結合することによって、ショットキーダイオードが形成される項目84に記載の方法。
(項目86)
発光半導体デバイスであって、
基板と、
前記基板上に形成された第1の電気的コンタクトおよび第2の電気的コンタクトと、
それぞれが少なくとも1つの発光半導体ナノワイヤ材料を備えた複数のナノワイヤであり、少なくとも1つのナノワイヤが、第1の電気的コンタクトを第2の電気的コンタクトに結合する、前記複数のナノワイヤとを備え、
前記複数のナノワイヤが、両方の電気的コンタクトに接触した状態で前記基板上に固定化された、
発光半導体デバイス。
(項目87)
デバイスの動作中、光が、ナノワイヤと第1および第2の電気的コンタクトの一方との接合から放射される項目86に記載の発光半導体デバイス。
(項目88)
それぞれのナノワイヤが、pn接合を含むようにドーピングされた項目86に記載の発光半導体デバイス。
(項目89)
前記一対の電気的コンタクト間の距離が、第1の長さにほぼ等しく、
それぞれのナノワイヤが、それのそれぞれの長軸に沿って、複数のpn接合を有するようにドーピングされ、それぞれのナノワイヤが、前記第1の長さにほぼ等しい隣接するpn接合間の間隔を有する、
項目86に記載の発光半導体デバイス。
(項目90)
前記それぞれのナノワイヤが、蛍光ナノワイヤ材料を備えた項目86に記載の発光半導体デバイス。
(項目91)
前記蛍光ナノワイヤ材料が、GaNを含む項目90に記載の発光半導体デバイス。
(項目92)
前記蛍光ナノワイヤ材料が、CdSe、InP、InAs、CdS、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnO、PbSe、PbTe、PbS、HgTe、HgSe、および、HgSの少なくとも1つを含む項目90に記載の発光半導体デバイス。
(項目93)
前記複数のナノワイヤが、複数の蛍光ナノワイヤ材料を備えた項目86に記載の発光半導体デバイス。
(項目94)
前記複数のナノワイヤのすべてのナノワイヤが、実質的に同じ直径を有する項目86に記載の発光半導体デバイス。
(項目95)
前記複数のナノワイヤが、複数の直径を有するナノワイヤを含む項目86に記載の発光半導体デバイス。
(項目96)
半導体デバイスが、動作中に、桃色、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、紫色、藍色、青紫色、茶色、赤外線、近赤外線、または、紫外線の光を放射する項目86に記載の発光半導体デバイス。
(項目97)
半導体デバイスが、動作中に、白色光を放射する項目86に記載の発光半導体デバイス。
(項目98)
ターゲット表面上にナノワイヤを配置するための方法であって、
(A)フローマスクの第1の表面に形成された少なくとも1つの通路がターゲット表面の一部分を覆うようにフローマスクの第1の表面をターゲット表面に重ね合わせるステップと、
(B)複数のナノワイヤを含む液体を少なくとも1つの通路へ流し込むステップと、
(C)少なくとも1つの通路を流れる液体に含まれるナノワイヤを、少なくとも1つの通路によって覆われたターゲット表面の一部分上に配置するステップと、
を含む方法。
(項目99)
(D)少なくとも1つの通路を流れる液体の流れを中断し、ナノワイヤが、ターゲット表面の一部分上に配置されたままであることを可能にするステップ、
をさらに含む項目98に記載の方法。
(項目100)
少なくとも1つの通路が、第1の表面に形成された複数の通路を備え、ステップ(B)が、
複数のナノワイヤを含む液体を複数の通路へ流し込むステップ、
を含む項目98に記載の方法。
(項目101)
複数の通路のそれぞれの通路が、ターゲット表面の対応する部分を覆い、ステップ(C)が、
複数の通路を流れる液体に含まれるナノワイヤを、複数の通路のそれぞれの通路によって覆われたターゲット表面の対応する部分上に配置するステップ、
を含む項目100に記載の方法。
(項目102)
ターゲット表面が、その上に形成された複数の導電性構造体を有し、ステップ(C)が、
少なくとも1つのナノワイヤによって複数の導電性構造体の導電性構造体間に少なくとも1つの接続を形成するステップ、
を含む項目98に記載の方法。
(項目103)
ステップ(B)が、
ターゲット表面の一部分上に配置されるナノワイヤを、少なくとも1つの通路を流れる液体の流れの方向に実質的に平行に配向するステップ、
を含む項目98に記載の方法。
(項目104)
(D)液体中のナノワイヤの濃度を選択するステップ、
をさらに含む項目98に記載の方法。
(項目105)
ステップ(D)が、
ステップ(C)において、ターゲット表面の覆われた部分上に電気的接続を形成するのに十分な数のナノワイヤが、ターゲット表面の覆われた部分上に配置されるように、液体中のナノワイヤの濃度を選択するステップ、
を含む項目104に記載の方法。
(項目106)
ナノワイヤをターゲット表面上に配置するための装置であって、
ターゲット表面と重なり合うように構成された第1の表面を有する本体と、
前記第1の表面に形成された少なくとも1つの通路と、
ナノワイヤの流れを前記少なくとも1つの通路に供給するために前記本体に形成された入力ポートと、
前記少なくとも1つの通路からナノワイヤの流れを取り出すために前記本体に形成された出力ポートとを備え、
前記少なくとも1つの通路が、前記本体の前記第1の表面がターゲット表面と重なり合ったときに前記少なくとも1つの通路によって覆われるターゲット表面の一部分上に前記ナノワイヤの流れに含まれるナノワイヤが配置されるのを可能にするように形成された、
装置。
(項目107)
前記少なくとも1つの通路が、前記第1の表面に形成された複数の通路を備えた項目106に記載の装置。
(項目108)
前記ターゲット表面が、半導体ウェーハ表面である項目106に記載の装置。
(項目109)
前記半導体ウェーハ表面が、その上に形成された集積回路のアレイを含む項目108に記載の装置。
(項目110)
前記ターゲット表面が、基板表面である項目106に記載の装置。
(項目111)
前記ナノワイヤの流れが、複数のナノワイヤを含む液体を含む項目106に記載の装置。
(項目112)
ターゲット表面が、その上に形成された複数の導電性トレースを有し、前記少なくとも1つの通路が、前記ナノワイヤの流れに含まれるナノワイヤが前記複数の導電性トレースに含まれる導電性トレース間に少なくとも1つの接続を形成するのを可能にする項目106に記載の装置。
(項目113)
ターゲット表面の一部分上に配置された前記ナノワイヤが、前記少なくとも1つの通路を流れる流れの方向に実質的に平行に配向された項目106に記載の装置。
(項目114)
前記少なくとも1つの通路の通路幅が、1μm〜1000μmの範囲内に存在する項目106に記載の装置。
(項目115)
ナノワイヤをターゲット表面に塗布するためのシステムであって、
ナノワイヤ溶液を提供する溶液供給源であり、前記ナノワイヤ溶液が、複数のナノワイヤを含む液体を含む、前記溶液供給源と、
前記溶液供給源に結合されたノズルであり、前記ノズルが、少なくとも1つの出力開口を有する、前記ノズルとを備え、
前記ノズルが、ナノワイヤ溶液を前記少なくとも1つの出力開口からターゲット表面上へ案内し、前記ナノワイヤ溶液に含まれる前記ナノワイヤが、前記ターゲット表面上においてお互いに実質的に平行に整列するようにターゲット表面上へ案内される、
システム。
(項目116)
前記ノズルが、複数の出力開口を有する項目115に記載のシステム。
(項目117)
前記複数の出力開口が、ターゲット表面の重なり合った部分にナノワイヤ溶液を塗布する項目116に記載のシステム。
(項目118)
前記複数の出力開口が、ターゲット表面の複数の重なり合わない部分にナノワイヤ溶液を塗布する項目116に記載のシステム。
(項目119)
前記少なくとも1つの出力開口に含まれる出力開口の幅が、1μm〜1000μmの範囲内に存在する項目115に記載のシステム。
(項目120)
前記少なくとも1つの出力開口に含まれる出力開口の幅が、前記複数のナノワイヤに含まれるナノワイヤの長さよりも大きいかまたはその長さに等しい(幅≧長さ)項目115に記載のシステム。
(項目121)
ナノワイヤを実質的に整列した状態でターゲット表面に塗布するための方法であって、
(A)ナノワイヤ溶液を提供するステップであり、ナノワイヤ溶液が、複数のナノワイヤを含む液体を備えた、前記ナノワイヤ溶液を提供するステップと、
(B)ナノワイヤ溶液をノズルの少なくとも1つの出力開口からターゲット表面上へ案内するステップとを含み、
ステップ(B)が、ターゲット表面上においてナノワイヤをお互いに実質的に平行に整列させるステップを含む。
方法。
(項目122)
ステップ(B)が、
ナノワイヤ溶液をターゲット表面の重なり合った部分に案内するステップ、
をさらに含む項目121に記載の方法。
(項目123)
ステップ(B)が、
ナノワイヤ溶液をターゲット表面の複数の重なり合わない部分に案内するステップ、
をさらに含む項目121に記載の方法。
(項目124)
ステップ(B)が、
ノズルの少なくとも1つの出力開口からターゲット表面上へナノワイヤ溶液を押し出すために圧力を加えるステップ、
をさらに含む項目121に記載の方法。
(項目125)
ターゲット表面が、基板であり、ステップ(B)が、
ナノワイヤ溶液をノズルの少なくとも1つの出力開口から基板上へ案内するステップ、
をさらに含む項目121に記載の方法。
(項目126)
ターゲット表面が、ウェーハであり、ステップ(B)が、
ナノワイヤ溶液をノズルの少なくとも1つの出力開口からウェーハ上へ案内するステップ、
をさらに含む項目121に記載の方法。
(項目127)
ターゲット表面が、実質的に切れ目のないシードであり、ステップ(B)が、
ナノワイヤ溶液をノズルの少なくとも1つの出力開口からシート上へ案内するステップ、
をさらに含み、項目121に記載の方法が、
(C)ノズルに対してのシートの位置を調節するステップ、
をさらに含む項目121に記載の方法。
(項目128)
(C)ナノワイヤをターゲット表面に取り付けるステップ、
をさらに含む項目121に記載の方法。
(項目129)
ステップ(C)が、
ターゲット表面上のナノワイヤを硬化させるステップ、
を含む項目128に記載の方法。
(項目130)
ステップ(C)が、
電荷をターゲット表面に付与するステップ、
を含む項目121に記載の方法。
(項目131)
複数の半導体デバイスを有する大面積マクロエレクトロニクス基板を製造する方法であって、
(A)ナノワイヤ溶液をノズルの少なくとも1つの出力開口から基板上へ案内し、動作電流密度を達成するのに十分な密度のナノワイヤを備えたナノワイヤ薄膜を形成するステップと、
(B)ナノワイヤ薄膜をパターン化し、複数の半導体デバイス領域を画定するステップと、
(C)半導体デバイス領域においてオーミックコンタクトを形成し、それによって、電気的接続を複数の半導体デバイスに提供するステップと、
を含む方法。
(項目132)
ステップ(A)が、
ナノワイヤ薄膜に含まれるナノワイヤを実質的に整列させるステップ、
を含む項目131に記載の方法。
(項目133)
(D)ナノワイヤ薄膜を硬化させるステップ、
をさらに含む項目131に記載の方法。
(項目134)
(D)電荷をターゲット表面に付与するステップ、
をさらに含む項目131に記載の方法。
(項目135)
高い電子移動度を有する導電性ナノワイヤを設計する方法であって、
(A)半導体材料を選択するステップと、
(B)選択された半導体材料から製造されたナノワイヤの最大直径を決定するステップであり、その最大直径が、相当な電子の量子閉じ込めを提供する、前記最大直径を決定するステップと、
を含む方法。
(項目136)
ステップ(B)が、
によって最大直径を計算するステップ、
を含む項目135に記載の方法。
(項目137)
(C)選択された半導体材料から複数のナノワイヤを形成するステップであり、複数のナノワイヤに含まれるそれぞれのナノワイヤが、決定された最大直径よりも小さいかまたはその最大直径に等しい直径(直径≦決定された最大直径)を有するように形成される、前記形成するステップ、
を含む項目135に記載の方法。
(項目138)
ステップ(1)が、
Si、Ge、AlN、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、ZnO、および、ZnSの中の1つであるように半導体材料を選択するステップ、
を含む項目135に記載の方法。
(項目139)
ステップ(C)が、
予め定められた長さを有するように複数のナノワイヤに含まれるそれぞれのナノワイヤを形成するステップであり、それぞれのナノワイヤが、ナノワイヤにおける電子のバリスティック輸送を可能にする、前記形成するステップ、
を含む項目135に記載の方法。
(項目140)
予め定められた係数Nが、3よりも大きいかまたは3に等しい(N≧3)項目136に記載の方法。
(項目141)
予め定められた係数Nが、5よりも大きいかまたは5に等しい(N≧5)項目140に記載の方法。
(項目142)
高い電子移動度を有する導電性ナノワイヤを製造する方法であって、
(A)半導体材料を選択するステップと、
(B)選択された半導体材料から複数のナノワイヤを形成するステップであり、それぞれのナノワイヤが、選択された半導体材料のために決定された最大直径よりも小さいかまたはその決定された最大直径に等しい直径(直径≦決定された最大直径)を有するように形成され、それぞれのナノワイヤが、相当な電子の量子閉じ込めを維持するのを可能にする、前記形成するステップと、
を含む方法。
(項目143)
ステップ(B)が、
によって最大直径を計算するステップ、
を含む項目142に記載の方法。
(項目144)
ステップ(1)が、
Si、Ge、AlN、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、ZnO、および、ZnSの中の1つであるように半導体材料を選択するステップ、
を含む項目142に記載の方法。
(項目145)
それぞれのナノワイヤが、予め定められた長さよりも小さいかまたは予め定められた長さに等しい長さ(長さ≦予め定められた長さ)を有し、それによって、電子のバリスティック輸送をナノワイヤにおいて発生させることができる項目142に記載の方法。
(項目146)
予め定められた係数Nが、3よりも大きいかまたは3に等しい(N≧3)項目143に記載の方法。
(項目147)
予め定められた係数Nが、5よりも大きいかまたは5に等しい(N≧5)項目146に記載の方法。
(項目148)
(C)電子を伝導キャリアとして使用するように複数のナノワイヤを構成するステップであり、それによって、複数のナノワイヤに含まれるナノワイヤにおいて、電子のフォノン散乱が、減少する、前記構成するステップ、
をさらに含む項目142に記載の方法。
(項目149)
ステップ(C)が、
(1)複数のナノワイヤをn型ドーパント材料によってドーピングするステップ、
を含む項目148に記載の方法。
(項目150)
ステップ(C)が、
(1)複数のナノワイヤをp型ドーパント材料によってドーピングするステップと、
(2)電子を伝導キャリアにするのに十分なバイアス電圧を複数のナノワイヤに印加することによって、複数のナノワイヤを逆のモードで動作させるステップと、
を含む項目148に記載の方法。
(項目151)
複数のナノワイヤが、トランジスタのソース電極とドレイン電極との間に結合され、ステップ(2)が、
バイアス電圧をトランジスタのゲートバイアス電圧として複数のナノワイヤに印加するステップ、
を含む項目150に記載の方法。
(項目152)
高い電子移動度を有する導体であって、
動作電流レベルを達成するのに十分な密度のナノワイヤを有するナノワイヤ薄膜であり、それぞれのナノワイヤが、半導体材料を備え、かつ、前記半導体材料のために決定された最大直径よりも小さいかまたはその決定された最大直径に等しい直径(直径≦決定された最大直径)を有し、相当な電子の量子閉じ込めを前記それぞれのナノワイヤが維持するのを可能にする、前記ナノワイヤ薄膜、
を備えた導体。
(項目153)
前記最大直径が、
に基づいて計算される、
項目152に記載の導体。
(項目154)
前記半導体材料が、Si、Ge、AlN、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、ZnO、および、ZnSの中の1つである項目152に記載の導体。
(項目155)
それぞれのナノワイヤが、予め定められた長さよりも小さいかまたは予め定められた長さに等しい長さ(長さ≦予め定められた長さ)を有し、それによって、電子のバリスティック輸送を前記それぞれのナノワイヤにおいて発生させることができる項目152に記載の導体。
(項目156)
予め定められた係数Nが、3よりも大きいかまたは3に等しい(N≧3)項目153に記載の導体。
(項目157)
予め定められた係数Nが、5よりも大きいかまたは5に等しい(N≧5)項目156に記載の導体。
(項目158)
ナノワイヤが、電子を伝導キャリアとして使用するように構成され、それによって、ナノワイヤにおいて、電子のフォノン散乱が、減少する項目152に記載の導体。
(項目159)
ナノワイヤが、n型ドーパント材料によってドーピングされ、電子を伝導キャリアとして使用するように構成された項目158に記載の導体。
(項目160)
ナノワイヤが、p型ドーパント材料によってドーピングされ、
電子を伝導キャリアとして使用するのに十分なバイアス電圧をナノワイヤ薄膜に印加することによって、ナノワイヤ薄膜が、逆のモードで動作させられる、
項目158に記載の導体。
(項目161)
複数のナノワイヤが、トランジスタのソース電極とドレイン電極との間に結合され、バイアス電圧が、トランジスタのゲートバイアス電圧として複数のナノワイヤに印加される項目160に記載の導体。
(項目162)
減少した表面散乱を有するナノワイヤを製造する方法であって、
(A)半導体材料を選択するステップと、
(B)選択された半導体材料から複数のナノワイヤを形成するステップと、
(C)複数のナノワイヤに含まれるそれぞれのナノワイヤの周囲表面を絶縁層によってコーティングするステップと、
を含む方法。
(項目163)
絶縁層が、誘電体層を備え、ステップ(C)が、
複数のナノワイヤに含まれるそれぞれのナノワイヤを誘電材料によってコーティングするステップ、
を含む項目162に記載の方法。
(項目164)
絶縁層が、酸化物を備え、ステップ(C)が、
複数のナノワイヤに含まれるそれぞれのナノワイヤを酸化させ、複数の酸化したナノワイヤを生成するステップ、
を含む項目162に記載の方法。
(項目165)
(D)複数の酸化したナノワイヤに含まれるそれぞれの酸化したナノワイヤをアニーリングするステップ、
をさらに含む項目164に記載の方法。
(項目166)
ステップ(D)が、
それぞれの酸化したナノワイヤをH 2 雰囲気中においてアニーリングし、それぞれの酸化したナノワイヤの酸化された層と酸化されない部分との界面におけるダングリングボンドをパッシベーションするステップ、
を含む項目165に記載の方法。
(項目167)
減少した表面散乱を有するナノワイヤを製造する方法であって、
(A)半導体材料を選択するステップと、
(B)選択された半導体材料から複数のナノワイヤを形成するステップと、
(C)複数のナノワイヤに含まれるそれぞれのナノワイヤをドーピングするステップであり、それによって、それぞれのナノワイヤが、コア−シェル構造を備え、シェルが、それぞれのコアを取り巻くそれぞれのナノワイヤのドーピングされた外側層である、前記ドーピングするステップとを含み、
ステップ(C)が、
動作中に、それぞれのナノワイヤのキャリアを実質的にコアに閉じ込めるステップ、
を含む方法。
(項目168)
ステップ(C)が、
ドーピングされた外側層がそれぞれのコアのエネルギー準位に比較してより高いエネルギー準位を有するように、それぞれのナノワイヤのドーピングされる外側層のためのドーパント材料を選択するステップと、
選択されたドーパント材料を用いて、複数のナノワイヤに含まれるそれぞれのナノワイヤをドーピングするステップと、
を含む項目167に記載の方法。
(項目169)
前記ドーピングするステップが、
ドーピングされた外側層の格子構造がコアの格子構造に実質的に整合するように、ドーピングされる外側層のためのドーパント材料を選択するステップと、
選択されたドーパント材料を用いて、複数のナノワイヤに含まれるそれぞれのナノワイヤをドーピングするステップと、
を含む項目167に記載の方法。
(項目170)
減少した表面散乱を有する半導体デバイスであって、
複数の導電性ナノワイヤを備え、それぞれのナノワイヤが、
半導体材料を備えたコアと、
それぞれのコアを取り巻くシェルとを備え、
前記シェルが、ドーパント材料によってドーピングされた前記半導体材料を備え、
前記ドーピングされた半導体材料が、動作中に、前記それぞれのナノワイヤのキャリアをそれぞれの前記コアに実質的に閉じ込める、
半導体デバイス。
(項目171)
前記ドーパント材料によって、前記シェルが、前記それぞれのコアに比較してより高いエネルギー準位を有する項目170に記載の半導体デバイス。
(項目172)
前記ドーパント材料によって、前記セルが、前記それぞれのコアの格子構造に十分に整合する格子構造を有し、それによって、前記それぞれのナノワイヤの前記キャリアが、動作中に、前記それぞれのコアに実質的に閉じ込められる項目170に記載の方法。
(項目173)
複数の半導体デバイスを有する電子的基板であって、
基板と、
動作電流レベルを達成するのに十分な密度のナノワイヤを備えて前記基板上に形成されたナノワイヤ薄膜であり、前記ナノワイヤ薄膜が、複数の半導体デバイス領域を画定する、前記ナノワイヤ薄膜と、
前記半導体デバイス領域に形成されたコンタクトであり、それによって、電気的な接続を複数の半導体デバイスに提供する、前記コンタクトと、
を備えた電子的基板。
(項目174)
半導体デバイスの少なくとも一部が、トランジスタを備え、前記コンタクトが、前記ナノワイヤ薄膜の上側または下側に形成されたゲート電極、ソース電極、および、ドレイン電極を備え、前記ナノワイヤ薄膜が、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間にチャンネルを形成する項目173に記載の半導体デバイス。
(項目175)
半導体デバイスの少なくとも一部が、ダイオードを備え、前記コンタクトが、前記ナノワイヤ薄膜の上側または下側に形成されたアノード電極およびカソード電極を備えた項目173に記載の半導体デバイス。
(項目176)
前記ナノワイヤ薄膜が、前記アノード電極と前記カソード電極との間にpn接合を形成する項目175に記載の半導体デバイス。
(項目177)
前記ダイオードが、発光ダイオードを備えた項目175に記載の半導体デバイス。
(項目178)
半導体デバイスの少なくとも一部が、論理素子を備えた項目173に記載の半導体デバイス。
(項目179)
半導体デバイスの少なくとも一部が、メモリー素子を備えた項目173に記載の半導体デバイス。
(項目180)
半導体デバイスの少なくとも一部が、アクティブマトリックス駆動回路を備えた項目173に記載の半導体デバイス。
(項目181)
前記ナノワイヤが、それらの長軸に実質的に平行に整列させられた項目173に記載の半導体デバイス。
(項目182)
前記ナノワイヤが、ソース電極とドレイン電極との間の軸に実質的に平行に整列させられた項目174に記載の半導体デバイス。
(項目183)
前記ゲート電極が、基板上に形成され、前記ナノワイヤ薄膜が、前記ゲート電極上に形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極が、前記ナノワイヤ薄膜上に形成された項目174に記載の半導体デバイス。
(項目184)
前記ソース電極および前記ドレイン電極が、前記基板上に形成され、前記ナノワイヤ薄膜が、前記ソース電極および前記ドレイン電極上に形成され、前記ゲート電極が、前記ナノワイヤ薄膜上に形成された項目174に記載の半導体デバイス。
(項目185)
前記ゲート電極、前記ソース電極、および、前記ドレイン電極が、前記基板上に形成され、前記ナノワイヤ薄膜が、前記ゲート電極、前記ソース電極、および、前記ドレイン電極上に形成された項目174に記載の半導体デバイス。
(項目186)
前記ゲート電極、前記ソース電極、および、前記ドレイン電極が、前記ナノワイヤ薄膜上に形成された項目174に記載の半導体デバイス。
(項目187)
一部の半導体デバイス間の配線をさらに含む項目173に記載の半導体デバイス。
(項目188)
前記基板が、可撓性のある薄膜を含む項目173に記載の半導体デバイス。
(項目189)
前記基板が、透明な材料を含む項目173に記載の半導体デバイス。
(項目190)
前記基板が、透明な材料を含む項目173に記載の半導体デバイス。
(項目191)
前記ナノワイヤが、単結晶ナノワイヤであり、前記単結晶ナノワイヤにおいて、電気的なキャリアが、一般的なプレーナー単結晶半導体材料から形成されたデバイスにおいて輸送する電気的なキャリアの移動度に比べてもひけを取らない移動度で輸送する項目173に記載の半導体デバイス。
(項目192)
前記ナノワイヤ薄膜が、チャンネルにおいて、10ナノアンペアよりも大きいオン状態電流レベルを有するのに十分な数のナノワイヤを含む項目174に記載の半導体デバイス。
(項目193)
前記チャンネルが、1つよりも多いナノワイヤを含む項目174に記載の半導体デバイス。
(項目194)
前記ゲート電極の少なくとも一部が、1つよりも多いナノワイヤ薄膜を備えた項目174に記載の半導体デバイス。
(項目195)
チャンネルの少なくとも一部が、pn接合を備え、それによって、動作中に、pn接合が、光を放射する項目174に記載の半導体デバイス。
(項目196)
前記ナノワイヤが、ドーピングされた項目173に記載の半導体デバイス。
(項目197)
前記ナノワイヤの少なくとも一部が、ドーピングされたコアを有する項目173に記載の半導体デバイス。
(項目198)
前記ナノワイヤの少なくとも一部が、ドーピングされたシェルを有する項目173に記載の半導体デバイス。
(項目199)
前記ナノワイヤの少なくとも一部が、ドーピングされたコアおよびシェルを有する項目173に記載の半導体デバイス。
(項目200)
前記ナノワイヤの少なくとも一部が、酸化され、それによって、ゲート誘電体を形成する項目174に記載の半導体デバイス。
(項目201)
半導体デバイスの少なくとも一部が、別の回路に電気的に結合された項目173に記載の半導体デバイス。
(項目202)
前記回路が、論理回路である項目201に記載の半導体デバイス。
(項目203)
前記回路が、メモリー回路である項目201に記載の半導体デバイス。
(項目204)
前記回路が、アクティブマトリックス駆動回路である項目201に記載の半導体デバイス。
(項目205)
半導体デバイスの少なくとも一部が、別の回路に物理的に結合する項目173に記載の半導体デバイス。
(項目206)
前記回路が、論理回路である項目205に記載の半導体デバイス。
(項目207)
前記回路が、メモリー回路である項目205に記載の半導体デバイス。
(項目208)
前記回路が、アクティブマトリックス駆動回路である項目205に記載の半導体デバイス。
(項目209)
前記ナノワイヤが、パターン化された項目173に記載の半導体デバイス。
(項目210)
前記パターン化されたナノワイヤが、フォトリソグラフィーによってパターン化された項目209に記載の半導体デバイス。
(項目211)
前記パターン化されたナノワイヤが、スクリーン印刷された項目209に記載の半導体デバイス。
(項目212)
前記パターン化されたナノワイヤが、インクジェット印刷された項目209に記載の半導体デバイス。
(項目213)
前記パターン化されたナノワイヤが、ミクロ密着印刷された項目209に記載の半導体デバイス。
(項目214)
ナノワイヤが、回転塗布された項目173に記載の半導体デバイス。
(項目215)
ナノワイヤが、機械的に整列させられた項目173に記載の半導体デバイス。
(項目216)
ナノワイヤが、フロー整列させられた項目173に記載の半導体デバイス。
(項目217)
ナノワイヤが、剪断力整列させられた項目173に記載の半導体デバイス。
(項目218)
前記ナノワイヤが、基板上のどこにでもデバイスを実現することのできる統計的確率を有するのに十分な密度を備えた項目173に記載の半導体デバイス。
(項目219)
前記ナノワイヤの少なくとも一部分上に成膜された酸化物の層をさらに備えた項目173に記載の半導体デバイス。
(項目220)
前記ナノワイヤが、単結晶半導体材料の移動度よりも大きい移動度を有するバリスティック導体である項目173に記載の半導体デバイス。
(項目221)
前記ナノワイヤが、無作為に配向された項目173に記載の半導体デバイス。
(項目222)
前記ナノワイヤが、単層、二次単層、または、多層として形成された項目173に記載の半導体デバイス。
(項目223)
前記チャンネルに含まれる少なくとも1つのチャンネルのために、前記ナノワイヤに含まれる少なくとも2つのナノワイヤの第1の端部が、前記チャンネルの第1のコンタクトに電気的に結合され、前記少なくとも2つのナノワイヤの第2の端部が、前記チャンネルの第2のコンタクトに電気的に結合された項目174に記載の半導体デバイス。
(項目224)
複数の半導体デバイスを有する電子的な基板を製造する方法であって、
(a)動作電流レベルを達成するのに十分なナノワイヤの密度を備えたナノワイヤ薄膜を基板上に形成するステップと、
(b)ナノワイヤ薄膜において複数の半導体デバイス領域を画定するステップと、
(c)半導体デバイス領域においてコンタクトを形成し、それによって、電気的な接続を複数の半導体デバイスに提供するステップと、
を含む方法。
(項目225)
ナノワイヤをそれらの長軸に実質的に平行に整列させるステップをさらに含む項目224に記載の方法。
(項目226)
ステップ(c)が、ソース電極およびドレイン電極を形成するステップを含み、それによって、ナノワイヤが、それぞれのソース電極とそれぞれのドレイン電極との間に存在する長さを有するチャンネルを形成する項目224に記載の方法。
(項目227)
ゲート電極を形成するステップをさらに含む項目226に記載の方法。
(項目228)
ステップ(c)が、アノード電極およびカソード電極を形成するステップを含む項目224に記載の方法。
(項目229)
ナノワイヤが、ソースコンタクトとドレインコンタクトとの間の軸にほぼ平行に整列させられる項目226に記載の方法。
(項目230)
ゲート電極が、基板上に形成され、ナノワイヤ薄膜が、ゲート電極上に形成され、ソース電極およびドレイン電極が、ナノワイヤ薄膜上に形成される項目227に記載の方法。
(項目231)
ソース電極およびドレイン電極が、基板上に形成され、ナノワイヤ薄膜が、ソース電極およびドレイン電極上に形成され、ゲート電極が、ナノワイヤ薄膜上に形成される項目227に記載の方法。
(項目232)
ゲート電極、ソース電極、および、ドレイン電極が、基板上に形成され、ナノワイヤ薄膜が、ゲート電極、ソース電極、および、ドレイン電極上に形成される項目227に記載の方法。
(項目233)
ゲート電極、ソース電極、および、ドレイン電極が、ナノワイヤ薄膜上に形成される項目227に記載の方法。
(序文)
ここに図示され、そして、説明される特定の実施形態は、本発明の実施例であり、本発明の範囲を限定しようとするものでは決してないことを理解すべきである。実際に、説明を簡潔なものにするために、システム(および、システムの個々の動作コンポーネントに含まれる構成要素)の一般的な電子部品、製造方法、半導体デバイス、並びに、ナノワイヤ(NW)、ナノロッド、ナノチューブ、および、ナノリボンの技術、並びに、その他の機能的側面は、ここでは、詳細には説明しない。さらに、説明を簡潔なものにするために、ここでは、本発明は、しばしば、ナノワイヤに関係するものとして説明され、また、半導体トランジスタデバイスに関係するものとして説明される。さらに、ナノワイヤの数およびそれらのナノワイヤの間隔は、説明される特定の実施形態のために提供され、それらの実施形態は、限定しようとするものではなく、様々なナノワイヤの数および間隔が、使用されてもよい。ナノワイヤが、しばしば、言及されるが、ここで説明される技術は、ナノロッド、ナノチューブ、および、ナノリボンにも応用できることを理解すべきである。さらに、ここで説明される製造技術は、あらゆる種類の半導体デバイスおよびその他の種類の電子コンポーネントを製作するのに使用されてもよいことを理解すべきである。さらに、この技術は、電気的システム、光システム、家庭用電化製品、産業用電子機器、無線システム、航空宇宙分野、または、その他の分野に利用するのに適したものである。
/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN2、CaCN2、ZnGeP2、CdSnAs2、ZnSnSb2、CuGeP3、CuSi2P3、(Cu、Ag)(Al、Ga、In、Tl、Fe)(S、Se、Te)2、Si3N4、Ge3N4、Al2O3、(Al、Ga、In)2(S、Se、Te)3、Al2CO、および、2つかまたはそれ以上のそのような半導体の適切な組み合わせから選択された半導体材料からなる半導電性のナノワイヤまたはナノリボンを含めて、ナノワイヤおよびナノリボンのためのその他の種類の材料が、使用されてもよい。
本発明は、システムおよびデバイスの性能を向上させるために、システムおよびデバイスにナノワイヤを使用することを指向するものである。例えば、本発明は、半導体デバイスにナノワイヤを使用することを指向する。本発明によれば、複数のナノワイヤが、高移動度薄膜として形成される。ナノワイヤ薄膜は、電子デバイスに使用され、デバイスの性能および生産性を向上させる。
本発明によるナノワイヤ薄膜を組み込んだ電子デバイスおよびシステムを製造する実施形態が、この章でさらに詳細に説明される。これらの実施形態は、説明のためにここに記載されるものであり、限定するものではない。この章で説明されるような本発明の電子デバイスおよびシステムは、関連する分野に精通する者にはここに説明される教示から明らかなように、別のやり方で製造されてもよい。
上述したように、電子的な膜および電気光学的な膜は、半導電性材料から製造されたナノワイヤを用いて、マクロエレクトロニクス(すなわち、大面積エレクトロニクス)基板上に形成されてもよい。さらに、本発明の実施形態によれば、ナノワイヤは、別の材料から製造されてもよく、これらのナノワイヤは、半導体材料から製造されたナノワイヤの場合と同じような方法で膜を形成するのに使用されてもよい。
本発明の別の実施形態においては、pnダイオード、トランジスタ、および、その他の種類の電気的デバイスなどの電気的デバイスは、ナノワイヤヘテロ構造を用いて製造されてもよい。ここで説明されるように、ナノワイヤヘテロ構造は、ナノワイヤの長手方向に沿って複数のpn接合を典型的に含むナノワイヤである。換言すると、ナノワイヤヘテロ構造は、それらの長手方向に沿って交互に現れる異なる部分またはセグメントを含む。例えば、ナノワイヤヘテロ構造は、異なってドーピングされたおよび/または異なる材料から製造された交互に現れる部分を有してもよい。
実施形態によっては、白色またはその他のあらゆる色の光を放射する低コストの大面積照明を可能にするために、蛍光半導体材料、燐光材料、エレクトロルミネセンス材料、カソードルミネセンス材料、または、その他の発光材料から製造されたナノワイヤが、ガラス、プラスチック、または、その他の種類の基板上に成膜されてもよい。このために、例えば、半導電性ナノワイヤの整列した単層が、基板上に形成されてもよい。これらのナノワイヤは、CdSe、GaN、InP、または、その他のあらゆる伝統的または非伝統的なエレクトロルミネセンス半導体材料のような蛍光材料から製造されてもよい。
上述したように、多くの電子的なデバイスおよびその他の種類のデバイスは、ナノワイヤを組み込んでもよい。この章においては、ナノワイヤを正確に配置するための技術が、必要とされる。
ナノワイヤの数/長さ(1/μm)=ナノワイヤ溶液中のナノワイヤの濃度(1/μm2)×電気的コンタクトの幅(μm)
である。
上述したように、基板上に、とりわけ、大面積基板上に、ナノワイヤを配置するための技術が、要求されている。これの1つの理由は、一般的なフォトリソグラフィー技術を大面積基板に適用するのはきわめて困難または不可能であるからである。
シリコンは、ある意味では、半導体業界においてそれの相性の良さのために、ナノワイヤのための適切な半導体材料である。しかしながら、シリコンは、表面準位の存在(約1010cm−2)という欠点を有し、また、電子のフォノン散乱を除去するのに必要なナノワイヤのワイヤ直径の達成できる限界がある。
よりも大きくなければならない。ここで、kbは、ボルツマン定数(8.62×10−5eV/°K)であり、“3”は、予め定められた係数であり、Tは、ナノワイヤデバイスが動作する絶対温度である。室温で動作するためには、(2)は、典型的には、より厳しい要求である。なぜなら、ほとんどの半導体材料のフォノンエネルギーは、3*kbTr
tよりも小さいからである。ここで、Trtは、室温であり、kbTrt=0.0259eVとなり、したがって、3*kbTrt=0.777である。
したがって、式(2)は、以下のように書きなおすことができる。
N=3
である。
したがって、GaAsの場合、最大16.14nmまでの直径を使用することができ、フォノン散乱を減少させあるいは除去する。
本発明によれば、ナノワイヤ半導体ドーピングストラテジーによって、ナノワイヤにおける電子のフォノン散乱を減少させあるいは除去することができる。ドーピング(n型であろうとp型であろうと)の効果は、ワイヤの物理的な強度だけでなく、ナノワイヤにおける電子のフォノン散乱にも影響を与える。本発明の実施形態においては、以下でさらに詳細に説明するように、伝導キャリアとして電子かまたは正孔を備えた半導体は、性能を改善するために、ドーピングされてもよい。
X.Li,Journal of Materials Research,Vol.12,54頁(1997年)を参照されたい。
電子の大きな移動度を達成するための別の要素は、ナノワイヤにおけるバリスティック輸送をも含めて、表面不純物散乱およびバルク(すなわち、ナノワイヤコア)不純物散乱の両方を減少させることである。ナノワイヤにおいては、より大きな表面積対体積比が存在する場合、表面散乱は、特に重要である。
図34A〜図34Cは、高移動度のナノワイヤおよびナノリボンTFTに関する概念を説明する図である。図34Aは、非晶質Si(a−Si)TFTまたは多結晶Si(poly−Si)TFTを示す。図34Aからわかるように、電気的キャリアは、低いキャリア移動度をもたらす複数の結晶粒界を越えて移動しなければならない。図34Bは、本発明の実施形態によるNW−TFTを示す。キャリアが低いキャリア移動度をもたらす複数の結晶粒界を越えて移動しなければならないa−SiTFTまたはpoly−SiTFTと異なり、NW−TFTは、平行な複数の単結晶NW経路(丸木橋のような)によって形成される伝導チャンネルを有する。したがって、電子/正孔は、ソース電極とドレイン電極との間を端から端までいくつかの単結晶内を高いキャリア移動度で移動する。また、同様に、図34Cに示されるように、本発明の実施形態によれば、平行な複数のナノワイヤの特徴に類似する特徴を有する単結晶半導体ナノリボンが、高い性能を備えたTFTを製造するのに使用される。
図35Aは、本発明の実施形態による、NW−TFTを製造するための例としてのステップを提供するフローチャート3200を示す。関連する分野に精通する者は、以下の説明に基づいて、別の構造的および動作的な実施形態を考え出すことができる。これらのステップが、以下に詳細に説明される。
以下の実施例においては、NW−TFTの電気的な特性評価が、空気雰囲気、暗箱、室温において実行される。図36Aは、様々なゲート電圧(VGS)におけるドレイン電流(IDS)対ドレイン−ソースバイアス電圧(VDS)のプロット曲線を示し、ゲート電圧(VGS)は、VGS=−10Vを有する最上部の曲線から開始して1ボルト(V)単位で変化させられる。この実施例においては、TFTは、91本の実質的に平行な直径が20nmのナノワイヤからなり、5μmのチャンネル長を有する。ドレイン電流IDSは、低いVDSにおいて、VDSとともに線形に増加し、そして、より高いVDSにおいては、飽和しようとするので、図36Aは、蓄積モードで動作する典型的なp型チャンネルトランジスタの動作を示す。負のゲート電圧を印加すると、多数キャリア(正孔)が、チャンネル内に増加するので、ドレイン電流は、増加する。正のゲートバイアスを印加すると、チャンネル内の正孔を激減させ、デバイスをターンオフする。
ここで、CGは、ゲートキャパシタンスであり、
Lは、チャンネル長である。
n((10)(1+α))によって決定され、ここで、Tは、温度であり、kBは、ボル
ツマン定数であり、eは、電気素量であり、そして、αは、デバイスのキャパシタンスに依存し、ゲートキャパシタンスが界面捕獲準位キャパシタンスのようなその他のキャパシタンスよりもきわめて大きければ、0である。したがって、Sの最も小さな理論的な限界値は、室温において、S=(kBT/e)・Ln(10)、または、約60mV/dec
adeである。
最新のNW薄膜概念の重要な1つの側面は、デバイス製造から分離しているNW合成ステップを除いて、NW−TFT製造プロセス全体を、本質的に、室温で実行することができることである。したがって、高性能NW−TFTの組み立てを低コストのガラス基板およびプラスチック基板に容易に適用することができる。プラスチック基板上のNW−TFTを実証するために、様々なデバイス構成が使用される。図37Aは、デバイス構成を示す。図37Aのデバイスを製造するために、厚さが1〜2μmのSU−8(MicroChem Corp.)フォトレジストの層が、まず最初に、回転塗布され、そして、顕微鏡的に滑らかな表面を保証するために、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)シート(50μmまたは100μmの厚さ、Goodfellow Inc.)上において硬化させられる。Cr/Au(10nm/30nm)ストリップが、ゲートアレイとして画定され、厚さが30nmの酸化アルミニウムの層が、電子ビーム蒸着を用いて、ゲート誘電体として成膜される。整列したNW薄膜が、表面上に成膜され、Ti/Au(60nm/80nm)ソース−ドレイン電極が、TFTを形成するために画定される。図37Bは、NW−TFTを備えた例としてのプラスチックデバイスを示す。図37Bの下部は、NW−TFTのソース、ゲート、および、ドレインを5μmに等しいスケールバーとともに示す。
けるαの値を劇的に減少させ、その結果として、サブスレッショルドスイングSを減少させる。
上記の説明は、高性能NW−TFTは、p型SiNWから低い温度のプラスチック基板上に組み立てられてもよいことを実証している。さらに、NW合成は、最終的なデバイス基板に依存しないので、III−V族およびII−VI族の半導体を含む広範囲の材料が、TFTチャンネル材料として活用され、様々な機会をもたらすことができる。1つの例として、高性能TFTは、II−VI族硫化カドミウム(CdS)ナノリボンから容易に組み立てることができる。CdSは、それ固有の小さい表面捕獲準位のために、電子的な用途だけでなく光学的な用途にも優れた材料である。30〜150nmの厚さ、0.5〜5μmの幅、および、10〜200μmの長さを備えた単結晶CdSナノリボンが、真空蒸気輸送法(vacuum vapor transport method)を用いて合成された。
p型チャンネルTFTおよびn型チャンネルTFTの両方を製造する能力は、ユニポーラp型チャンネルトランジスタまたはユニポーラn型チャンネルトランジスタからなる回路よりも性能が優れていることが知られている相補的電子部品を構成するのに重要なことである。このために、相補型インバータ(論理否定ゲート)が、n型チャンネルTFTとp型チャンネルTFTとを直列に接続することによって構成された。相補型インバータは、p型チャンネルSiNW−TFT(15本の平行なNWからなる)とn型チャンネルCdSナノリボンTFTとを直列に接続することによって形成された。デバイス4002が、図40に示される。また、図40は、インバータの出力−入力(Vout−Vin)電圧レスポンスを提供し、小さな入力による一定の大きな出力電圧を示す。入力が、1.5Vまで増加すると、出力は、0Vへ向かって急激に下降し、そして、より高い入力電圧において、低い状態を維持する。きわめて重要なことには、相補型インバータは、大きな電圧利得を呈する。測定されたVout−Vin関係の特徴は、図40のはめ込み図4004に示されるように、27程度の大きな電圧利得を見せることである。そのような大きな利得は、本発明によるデバイスの高い性能を実証するものであり、様々な大面積エレクトロニクス用途において、それぞれの段において信号修復を必要とせずに論理回路アレイを相互接続するために、重要なことである。最後に、インバータのVout−Vin関係は、出力側に何らかの負荷を含むことなく測定されたことに注意されたい。デバイスが、実際の回路に実装されると、利得は、減少するかもしれない。しかしながら、図36A〜図36Dに示されるような特性を備えたここで説明されるNW−TFTデバイスの再現性および予測可能性を考えれば、デバイス/回路を入念に設計することによって、実際の利用分野で所望される電圧利得を達成できるはずである。
この20年にわたって、フラットパネルディスプレイ(FPD)が、最近の電子デバイスにおいてより一般的なものとなった。FPDは、携帯電話、携帯情報端末、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、および、ノート型コンピュータを含めて多くの新しい製品において不可欠なものである。さらに、市場は、相当に拡大することが期待されている。なぜなら、FLDは、デスクトップコンピュータおよびテレビ(TV)ブラウン管(CRT)のモニターに取って代わる用意ができているからである。アクティブマトリックス液晶ディスプレイ(AMLCD)は、商業的に有力なフラットパネルディスプレイ技術であり、大面積フラットパネルディスプレイ市場のほぼ全体を占めている。また、AMLCDは、場合によっては、アクティブマトリックス薄膜トランジスタ(AMTFT)とも呼ばれる。なぜなら、大面積薄膜トランジスタは、今日のAMLCDを可能にする重要な技術であるからである。
電界効果移動度:1500cm2/V・s
Ion/Ioff:107
しきい値:<2.5V
一般的には、ナノ材料は、電子部品の寸法を減少させるために使用される。しかしながら、本発明の実施形態は、電子部品をより迅速におよび/またはより大きく製造するためにナノ材料を使用する。個々のナノワイヤの移動度は、大きいが、単一のナノワイヤは、マクロエレクトロニクス用途に必要とされる十分な電流密度を提供できそうもない。ナノワイヤの大きな移動度を利用するために、トランジスタは、配向されたナノワイヤ薄膜から製造され、その結果として、数百または数千のナノワイヤを含めて多くのナノワイヤが、電極間(例えば、ソース電極とドレイン電極との間)に架かる。これは、大きな可撓性のある基板上において、大きな移動度および大きな電流密度のトランジスタを可能にする。
ステップ1:シリコンナノワイヤを合成するための拡張可能なプロセスが、以下に説明される。
配向されたナノワイヤの単層薄膜を成膜するための拡張可能な方法が、以下に説明される。
この実施例においては、約1000cm2/V・sの電界効果移動度、>107のオンオフ電流比、および、<2.0Vのしきい値電圧を備えたシリコンナノワイヤTFTが、以下のようにして製造される。
本発明のさらなる側面においては、複数のナノワイヤ薄膜層を含む構造を用いて、電気的デバイスが、形成されてもよい。換言すると、上述した様々な実施形態のようなナノワイヤ薄膜の複数の層は、デバイスを生成するために積み重ねられてもよい。
多くの電子デバイスおよび電子システムは、本発明の実施形態によるナノワイヤ薄膜を備えた半導体またはその他の種類のデバイスを組み込むことができる。本発明のいくつかの例としての利用分野が、説明のために、以下にまたは本明細書の別の箇所において説明され、そして、それらは、本発明を限定するものではない。ここで説明される利用分野は、整列したまたは整列しないナノワイヤ薄膜を含んでもよく、また、複合ナノワイヤ薄膜または非複合ナノワイヤ薄膜を含んでもよい。
本発明の様々な実施形態を説明したが、それらは、ただ単に実施例として提供されたものであり、本発明を限定するものではないことを理解すべきである。関連する分野に精通する者には、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、構成および細かな点において様々な変更をなすことができることは明らかなことである。したがって、本発明の範囲は、上述した例としてのいずれかの実施形態に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらと等価なものによってのみ規定されるべきである。
Claims (15)
- 基板の表面上の薄膜に堆積されたナノワイヤの集団を含む物品であって、
前記ナノワイヤの集団中の50%よりも多くのナノワイヤが、第1の方向の30°以内に配向された長手軸を有し、
前記薄膜は、10cm 2 よりも大きな面積を有する、物品。 - 前記薄膜は、1m 2 よりも大きな面積を有する、請求項1に記載の物品。
- 前記物品は、トランジスタであり、前記薄膜は、少なくとも10ナノアンペアの電流密度をサポートすることができる、請求項1または2に記載の物品。
- 前記物品は、前記基板の表面上または前記薄膜上のいずれかに配置された少なくとも第1の電気コンタクトおよび第2の電気コンタクトをさらに備え、少なくとも10個のナノワイヤは、前記第1の電気コンタクトと前記第2の電気コンタクトとにかかり、前記第1の電気コンタクトおよび前記第2のコンタクトに電気接続される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の物品。
- 前記物品は、前記基板の表面上または前記薄膜上のいずれかに配置された少なくとも第1の電気コンタクトおよび第2の電気コンタクトをさらに備え、少なくとも100個のナノワイヤは、前記第1の電気コンタクトと前記第2の電気コンタクトとにかかり、前記第1の電気コンタクトおよび前記第2のコンタクトに電気接続される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の物品。
- 前記ナノワイヤの集団中の60%よりも多くのナノワイヤが、前記第1の方向の30°以内に配向された長手軸を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の物品。
- 前記ナノワイヤの集団中の75%よりも多くのナノワイヤが、前記第1の方向の30°以内に配向された長手軸を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の物品。
- 前記ナノワイヤの集団中の80%よりも多くのナノワイヤが、前記第1の方向の30°以内に配向された長手軸を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の物品。
- 前記ナノワイヤの集団中の90%よりも多くのナノワイヤが、前記第1の方向の30°以内に配向された長手軸を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の物品。
- 前記ナノワイヤの集団中の50%よりも多くのナノワイヤが、前記第1の方向の10°以内に配向された長手軸を有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の物品。
- 前記薄膜に配置された前記ナノワイヤの集団は、ポリマーを含む複合材料をさらに含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の物品。
- 前記基板は、柔軟な基板を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の物品。
- 前記物品は、前記基板の表面上に少なくとも第1の電気コンタクトおよび第2の電気コンタクトをさらに備え、前記ナノワイヤの集団中の複数のナノワイヤは、前記第1の電気コンタクトと前記第2の電気コンタクトとにかかり、前記第1の電気コンタクトおよび前記第2のコンタクトの両方に電気接続され、好ましくは、少なくとも10個のナノワイヤが、前記第1の電気コンタクトと前記第2の電気コンタクトとにかかり、前記第1の電気コンタクトおよび前記第2のコンタクトの両方に電気接続され、より好ましくは、少なくとも100個のナノワイヤが、前記第1の電気コンタクトと前記第2の電気コンタクトとにかかり、前記第1の電気コンタクトおよび前記第2のコンタクトの両方に電気接続される、請求項1〜12のいずれか一項に記載の物品。
- 前記基板の表面上に配置された複数のソース電極およびドレイン電極のペアをさらに備え、前記ナノワイヤの集団中の複数のナノワイヤは、前記ソース電極および前記ドレイン電極の各ペア中のソース電極とドレイン電極とにかかり、前記ソース電極および前記ドレイン電極の各ペア中のソース電極とドレイン電極の両方に電気接続される、請求項6に記載の物品。
- 前記ナノワイヤの集団は、II−IV族の半導体、III−V族の半導体、IV族の半導体から選択されるナノワイヤを含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の物品。
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