Для многих современных электронных приспособлений требуются тонкопленочные транзисторы (ТПТ), для изготовления которых широко применяется аморфный кремний. Но эта технология требует применения высоких температур и характеризуется сравнительно малой оперативностью работы получаемых устройств. Недавно начались попытки внедрения органических ТПТ, но они тоже имеют проблему невысокой скорости переключения транзисторов.
Наиболее перспективными материалами для тонкопленочных транзисторов сейчас считаются одностенные углеродные нанотрубки (УНТ). УНТ отличаются способностью проводить достаточно большие токи и довольно низким электросопротивлением. На их основе уже создаются электронные схемы с ТПТ, характеризующиеся относительно быстрым срабатыванием, отличной проводимостью, гибкостью и прозрачностью. Но применяемые технологии синтеза УНТ приводят к одновременному образованию двух типов УНТ: с металлической проводимостью (около 33% от общего количества) и полупроводниковых (около 67%). Только метод CVD позволяет достигнуть несколько большей, но, все равно, недостаточной для практического применения доли полупроводниковых трубок. Как правило, требуемая доля составляет 99% (например, для технологических процессов, разрабатываемых компанией IBM).
Осаждение нанотрубок идет на поверхность оксида кремния (находящегося на кремниевой подложке), модифицированного 3-аминопропилтриэтоксисиланом (APTES). Для реализации этого процесса прибегают к очистке поверхности УФ-генерированным озоном с последующим осаждением монослоя APTESиз его органического раствора. А нанотрубки, обогащенные до 95%, в раствор которых погружается потом подложка получаются вышеописанным путем.
Средняя их длина составляла 1,7 мкм, а 99% из них превосходили длиной 1 мкм. Для определения длин нанотрубок использовалась сканирующая электронная микроскопия. По фотографиям, полученным этим методом также можно сравнить эффективность модифицированных и немодифицированных APTESподложек (рис.2). Сравнение, естественно, в пользу модифицированных.
Полученные образцы использовались для получения транзисторов: для этого на них литографическим методом формировались источниковый и стоковый электроды из 0,5 нм слоя титана и 70 нм слоя палладия. В зависимости от требуемых от транзистора характеристик варьируются его геометрические параметры. Излишки нанотрубок удаляют озоном. Уровень брака готовых ТПТ составлял порядка 2%.
Очевидно, что особенно для сложных микросхем очень важен такой параметр транзистора, как соотношение проводимостей в “открытом” и “закрытом” состояниях. Чем его значение больше, тем лучше. Длина транзистора несколько повышает это значение, но при все ужесточающихся требованиях к размерам электроники, этот путь не может вызывать одобрения. Присутствие нанотрубок с высокой проводимостью, наоборот, снижает эту величину. Поэтому и требуется максимальная очистка смеси нанотрубок от составляющей с металлической проводимостью.
При варьировании размеров устройства был обнаружен интересный эффект - расширение петли гистерезиса между запирающим напряжением и током с увеличением размеров ТПТ до величин, много превышающих среднюю длину нанотрубок. Это связывается с различными краевыми эффектами и дает еще одну причину для миниатюризации - ускорение ею срабатывания получаемых устройств.
