一种去除碳纳米管表面聚合物的方法和碳纳米管

本发明涉及半导体，尤其涉及一种去除碳纳米管表面聚合物的方法和碳纳米管。

背景技术：

1、微电子工业的发展是现代信息产业发展的基础，随着器件的特征尺寸按照摩尔定律不断缩小，传统硅基电子器件中短沟道效应对器件性能的影响将变得越来越显著，除此之外，先进技术节点的制造成本也随特征尺寸的减小而快速增加，在一步一步的挑战硅基器件的物理极限。目前，碳基材料纳米电子学得到了业界广泛的关注，特别是以碳纳米管作为沟道材料的场效应晶体管由于其迁移率高、近弹道输运、大的电流密度、制造工艺兼容性好等优势，具有取代传统硅基材料器件的潜力。

2、在通过溶液法制备碳纳米管薄膜过程中，需要使用聚合物进行辅助生长，由此，在成膜的碳纳米管周围，会有一定数量的有机聚合物，有机聚合物的存在会降低器件的性能，因此聚合物的去除则就成为了首要目标，目前已有的去除方法是直接对碳纳米管薄膜高温退火，高温退火会使聚合物分解，从而达到去除聚合物的效果。但是高温会引入较多的缺陷，降低碳纳米管的性能。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种去除碳纳米管表面聚合物的方法和碳纳米管，用以解决现有的去除碳纳米管表面聚合物的方法会引入较多的缺陷的问题。

2、一方面，本发明实施例提供了一种去除碳纳米管表面聚合物的方法，所述方法包括：

3、步骤1：采用热模式原子层沉积方法在衬底表面的碳纳米管薄膜上生长一层氧化钇薄膜；

4、步骤2：采用稀盐酸腐蚀掉步骤1中生长的氧化钇薄膜。

5、优选地，步骤1中，采用热模式原子层沉积方法在衬底表面的碳纳米管薄膜上生长一层氧化钇薄膜，包括：将表面含有碳纳米管的衬底置于原子层沉积反应腔中，然后将钇源蒸汽和氧源蒸汽交替通入反应腔中，生长氧化钇薄膜。

6、优选地，步骤1包括：

7、步骤1-1：将表面含有碳纳米管的衬底置于原子层沉积反应腔中；

8、步骤1-2：用惰性气体清洗反应腔及气体传输管路；

9、步骤1-3：用惰性气体传输钇源蒸汽至反应腔中；

10、步骤1-4：用惰性气体清洗反应腔及气体传输管路；

11、步骤1-5：用惰性气体传输氧源蒸汽至反应腔中；

12、步骤1-6：用惰性气体清洗反应腔及气体传输管路；

13、步骤1-7：循环重复步骤1-2至步骤1-6。

14、优选地，所述钇源为三(环戊二烯)化钇、三(甲基环戊二烯)化钇、三(丁基环戊二烯)化钇、三(丙基环戊二烯)化钇、三(丙基甲酰胺)钇、三(四甲基庚二酮酸)钇、六氟乙酰丙酮化钇和乙酰丙酮钇水合物中的至少一种。

15、优选地，所述氧源为水。

16、优选地，所述反应腔的真空度为0.1-4mbar，所述反应腔体的温度为90-400℃。

17、优选地，所述钇源的热源温度为50-200℃，氧源的液态源温度为15-30℃。

18、优选地，所述氧化钇薄膜的厚度为0.3-100nm。

19、另一方面，本发明还提供了上述方法得到的碳纳米管。

20、第三方面，本发明还提供了一种碳纳米管薄膜的制备方法，所述制备方法包括：采用溶液法在衬底上制备碳纳米管薄膜，然后采用权利要求1-8中任意一项所述的方法去除碳纳米管表面聚合物。

21、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

22、1、本发明采用热模式原子层沉积方法在衬底表面的碳纳米管上生长一层氧化钇薄膜，然后通过稀盐酸腐蚀掉生长的这一层氧化钇薄膜，由于氧化钇与碳纳米管表面有机聚合物的静电力比有机聚合物与碳纳米管和衬底之间静电力大，在去除氧化钇的同时会将有机聚合物同时去除。热模式原子层沉积方法具有保形性的优势，在进行氧化钇的生长时，氧化钇分子可以很好的将碳纳米管包覆，相比于先生长金属钇然后进行高温氧化，本发明增大了两者之间的接触面积，再利用氧化钇与碳纳米管表面有机聚合物的静电力比有机聚合物与碳纳米管和衬底之间静电力大的原理，去除有机聚合物的效率也得到了提高。

23、2、与现有技术相比，本发明的热模式原子层沉积方法和稀盐酸腐蚀步骤均可以在低温条件下进行去除有机聚合物，减少缺陷的引入(处理后的碳纳米管的g/d峰值比可达到7.6以上，例如7.6-7.7)，进而提高碳纳米管场效应晶体管界面电学特性。

24、3、热模式原子层沉积方法具有均匀性高、致密性好、低温生长、表面覆盖好、沉积速率低、自限制表面吸附反应及生长速度可精确控制等优点，可以有效提高碳纳米管表面处理效率。

25、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种去除碳纳米管表面聚合物的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述采用热模式原子层沉积方法在衬底表面的碳纳米管薄膜上生长一层氧化钇薄膜，包括：将表面含有碳纳米管的衬底置于原子层沉积反应腔中，然后将钇源蒸汽和氧源蒸汽交替通入反应腔中，生长氧化钇薄膜。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1包括：

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述钇源为三(环戊二烯)化钇、三(甲基环戊二烯)化钇、三(丁基环戊二烯)化钇、三(丙基环戊二烯)化钇、三(丙基甲酰胺)钇、三(四甲基庚二酮酸)钇、六氟乙酰丙酮化钇和乙酰丙酮钇水合物中的至少一种。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述氧源为水。

6.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述反应腔的真空度为0.1-4mbar，所述反应腔的温度为90-400℃。

7.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述钇源的热源温度为50-200℃，氧源的液态源温度为15-30℃。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化钇薄膜的厚度为0.3-100nm。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法得到的碳纳米管。

10.一种碳纳米管薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：采用溶液法在衬底上制备碳纳米管薄膜，然后采用权利要求1-8中任意一项所述的方法去除碳纳米管表面聚合物。

技术总结本发明涉及一种去除碳纳米管表面聚合物的方法和碳纳米管，属于半导体技术领域，解决了现有技术中去除碳纳米管表面聚合物的方法会引入较多的缺陷的问题。所述方法包括：步骤1：采用热模式原子层沉积方法在衬底表面的碳纳米管薄膜上生长一层氧化钇薄膜；步骤2：采用稀盐酸腐蚀掉步骤1中生长的氧化钇薄膜。本发明的方法减少缺陷的引入，提高碳纳米管场效应晶体管界面电学特性。技术研发人员：孙兵,常亚款,常虎东,魏珂,王鑫华受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/29