[go: up one dir, main page]

RU2511127C2 - Графеновое устройство и способ его изготовления - Google Patents

Графеновое устройство и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2511127C2
RU2511127C2 RU2012101496/02A RU2012101496A RU2511127C2 RU 2511127 C2 RU2511127 C2 RU 2511127C2 RU 2012101496/02 A RU2012101496/02 A RU 2012101496/02A RU 2012101496 A RU2012101496 A RU 2012101496A RU 2511127 C2 RU2511127 C2 RU 2511127C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
graphene
electronic device
electrode
porous
semiconductor
Prior art date
Application number
RU2012101496/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012101496A (ru
Inventor
Аста Мариа КАРККААЙНЕН
Самиул ХАКУЕ
Алан КОЛЛИ
Пирьо Марьяана ПАСАНЕН
Лео Микко Йоханнес КАРККААЙНЕН
Микко Алекси УУСИТАЛО
Рейо Калверо ЛЕХТИНИЕМИ
Original Assignee
Нокиа Корпорейшн
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 Нокиа Корпорейшн filed Critical Нокиа Корпорейшн
Publication of RU2012101496A publication Critical patent/RU2012101496A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2511127C2 publication Critical patent/RU2511127C2/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/881—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being a two-dimensional material
    • H10D62/882—Graphene
    • 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
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02527—Carbon, e.g. diamond-like carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0332—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0405—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising semiconducting carbon, e.g. diamond, diamond-like carbon
    • H01L21/042—Changing their shape, e.g. forming recesses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01—Manufacture or treatment
    • H10D30/014—Manufacture or treatment of FETs having zero-dimensional [0D] or one-dimensional [1D] channels, e.g. quantum wire FETs, single-electron transistors [SET] or Coulomb blockade transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/40—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels
    • H10D30/43—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels having 1D charge carrier gas channels, e.g. quantum wire FETs or transistors having 1D quantum-confined channels
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/40—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels
    • H10D30/47—FETs having zero-dimensional [0D], one-dimensional [1D] or two-dimensional [2D] charge carrier gas channels having 2D charge carrier gas channels, e.g. nanoribbon FETs or high electron mobility transistors [HEMT]
    • H10D30/471—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT]
    • H10D30/472—High electron mobility transistors [HEMT] or high hole mobility transistors [HHMT] having lower bandgap active layer formed on top of wider bandgap layer, e.g. inverted HEMT
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/674—Thin-film transistors [TFT] characterised by the active materials
    • H10D30/6741—Group IV materials, e.g. germanium or silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/01—Manufacture or treatment
    • H10D48/021—Manufacture or treatment of two-electrode devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/117—Shapes of semiconductor bodies
    • H10D62/118—Nanostructure semiconductor bodies
    • H10D62/119—Nanowire, nanosheet or nanotube semiconductor bodies
    • H10D62/121—Nanowire, nanosheet or nanotube semiconductor bodies oriented parallel to substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/83—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials being Group IV materials, e.g. B-doped Si or undoped Ge
    • H10D62/8303—Diamond
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
    • H10D64/62—Electrodes ohmically coupled to a semiconductor
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24058—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including grain, strips, or filamentary elements in respective layers or components in angular relation
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/30—Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электронному графеновому устройству. Гибкое и поддающееся растяжению, пропускающее свет электронное устройство содержит первый графеновый электрод, второй графеновый электрод, графеновый полупроводник и управляющий графеновый электрод, расположенный между первым и вторым графеновыми электродами и находящийся в контакте с графеновым полупроводником. Каждый из упомянутых электродов имеет пористый графеновый слой, имеющий множество пор, причем каждый из упомянутых электродов имеет пористый графеновый слой, и источник электроэнергии. Графеновый полупроводник, а также первый и второй графеновые электроды сконфигурированы так, что подача тока от источника электроэнергии между первым местоположением на первом графеновом электроде и вторым местоположением на втором графеновом электроде устанавливает разность потенциалов между первым местоположением и вторым местоположением, и так, что эта разность потенциалов остается по существу постоянной при изменении первого или второго местоположения. Технический результат заключается в повышении подвижности носителей заряда, обеспечении баллистического переноса, повышении плотности тока и удельной теплопроводности, а также в возможности управлять электрическими свойствами устройства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данная заявка в общем касается устройства, включающего графен, и способа изготовления устройства, включающего графен.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Графен - это имеющий толщину в один атом планарный лист sp2-связанных атомов углерода, которые плотно упакованы в сотовой кристаллической решетке. Он может рассматриваться как проволочная сетка атомного уровня, сформированная из атомов углерода и их связей. Графен демонстрирует новые типы фундаментальных физических свойств, отсутствующие в других материалах. С точки зрения устройств, самыми интересными особенностями графена являются высокая подвижность носителей заряда с баллистическим переносом, высокая плотность тока, высокая удельная теплопроводность и возможность управлять электрическими свойствами. В 2004 году цельные листы графена, действительно двумерные кристаллы углерода атомарной толщины, были контролируемым образом изолированы путем механического отслоения от графитового объема. Недавно было обнаружено, что могут быть произведены листы из графена. Эти листы из графена являются хорошими проводниками, например, приблизительно в 20 раз лучшими, чем кремниевые МОП-транзисторы.
Сетки из нанопроволок (nanowire), например из углеродных нанотрубок или кремниевых нанопроволок, изучались в течение многих лет. Однако эти сетки имеют довольно низкую проводимость вследствие высокого сопротивления межпроволочных соединений в пределах сетки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Различные аспекты примеров осуществления изобретения изложены в формуле изобретения.
Согласно первому аспекту данного изобретения, предложено гибкое и поддающееся растяжению, пропускающее свет электронное устройство, содержащее первый графеновый электрод, второй графеновый электрод, графеновый полупроводник и управляющий графеновый электрод, расположенный между первым и вторым графеновыми электродами и находящийся в контакте с графеновым полупроводником, причем каждый из упомянутых электродов имеет пористый графеновый слой, имеющий множество пор.
Устройство может включать пористый графеновый слой, имеющий пористость между 1% и 99%. Пористый графеновый слой может включать наноленту шириной между 0,1 нм и 20 нм. У пористого графенового слоя может быть такая пористость, и он может быть конфигурирован так, что этот пористый графеновый слой является полупроводником. Устройство может включать подложку, при этом пористый графеновый слой расположен на подложке. Подложка может быть конфигурирована так, что она является гибкой или поддающейся растяжению. Устройство может включать подложку, и пористый графеновый слой может покрывать область на подложке площадью между 1 мкм2 и 10 см2. Пористый графеновый слой может включать одноатомный пористый графеновый слой. Устройство может включать графеновый электрод, имеющий непрерывный слой графена площадью между 1 мкм2 и 10 см2.
Предложен также способ, включающий травление слоя графена и предотвращение упомянутого травления с использованием нанопроволочной маски.
Согласно другому аспекту данного изобретения, предложено гибкое и поддающееся растяжению, пропускающее свет электронное устройство, содержащее первый графеновый электрод, второй графеновый электрод, графеновый полупроводник, управляющий графеновый электрод, расположенный между первым и вторым графеновыми электродами и находящийся в контакте с графеновым полупроводником, причем каждый из упомянутых электродов имеет пористый графеновый слой, и источник электроэнергии, при этом графеновый полупроводник, а также первый и второй графеновые электроды сконфигурированы так, что подача тока от источника электроэнергии между первым местоположением на первом графеновом электроде и вторым местоположением на втором графеновом электроде устанавливает разность потенциалов между первым местоположением и вторым местоположением, и так, что эта разность потенциалов остается по существу постоянной при изменении первого или второго местоположения.
Предложено также электронное устройство, включающее первый графеновый электрод, второй графеновый электрод, графеновый полупроводник и источник электропитания, при этом каждый из графенового полупроводника и первого и второго графеновых электродов конфигурирован так, что подача тока источником электропитания между первой точкой на первом графеновом электроде и второй точкой на втором графеновом электроде создает разность потенциалов между этими точками, и так, что по существу отсутствует разность потенциалов на первом графеновом электроде, и по существу отсутствует разность потенциалов на втором графеновом электроде.
Предложен также способ приложения разности потенциалов между первой точкой на первом графеновом электроде и второй точкой на втором графеновом электроде, включающий:
(i) расположение графенового полупроводника между этими двумя электродами; и
(ii) пропускание электрического тока через графеновый полупроводник между первой и второй точками, так что между первой и второй точками создается разность потенциалов, и так, что по существу отсутствует разность потенциалов на первом графеновом электроде, и по существу отсутствует разность потенциалов на втором графеновом электроде.
Технический эффект, обеспечиваемый изобретением, может состоять, в частности, в производстве слоев графенов с большой площадью поверхности, обеспечении производства прозрачных электронных устройств, обеспечении производства гибких и/или поддающихся растяжению электронных устройств. Другими техническими преимуществами может быть высокая подвижность носителей заряда, обеспечение баллистического переноса, высокой плотности тока, высокой удельной теплопроводности и возможности управлять электрическими свойствами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для более полного понимания вариантов осуществления данного изобретения, обратимся к следующему описанию вместе с сопровождающими чертежами, на которых:
на фиг.1 показан процесс изготовления устройства согласно одному аспекту изобретения;
на фиг.2 показаны два варианта одного из этапов процесса, показанного на фиг.1; и
на фиг.3 показано устройство согласно одному аспекту изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Варианты осуществления данного изобретения и его потенциальные преимущества будут понятны при обращении к фиг.1-3 чертежей.
На фиг.1 показан процесс изготовления устройства согласно одному аспекту данного изобретения. Начальный шаг 1 является нанесением слоя графена 12 на подложку 11. Один пример такого процесса нанесения графена путем осаждения описан в заявке US 2009/0110627. Процесс осаждения графена включает формирование катализатора графитирования; температурную обработку источника газообразного углерода в присутствии катализатора графитирования, чтобы сформировать графен, и охлаждение графена, чтобы сформировать графеновый слой 12.
Источник газообразного углерода может включать соединение, имеющее молекулы, содержащие от 1 до 7 атомов углерода, и может включать соединение, выбранное из следующих: монокись углерода, этан, этилен, этиловый спирт, ацетилен, пропан, пропилен, бутан, бутадиен, пентан, пентен, циклопентадиен, гексан, циклогексан, бензол, толуол, метан и комбинация, включающая по меньшей мере одно из вышеуказанных соединений.
Температурная обработка может быть выполнена при температуре между 300°С и приблизительно 2000°С, и между 0,001 часа и приблизительно до 1000 часов. Катализатор графитирования может включать Ni, Co, Fe, Pt Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Та, Ti, W, U, V, Zr или любую их комбинацию. Водород также подается от источника газообразного углерода.
Графеновая пленка 12 может быть произведена химическим осаждением пара, описанным в статье Alfonso Reina et al., Nano Letters, 9 (1), 30-35 (2009); или химическим восстановлением расслоенного графитового оксида, которое описано в статье Stankovich, S. et al., Carbon 2007, 45(7), 1558-1565.
Как только графеновый слой 12 осажден, на шаге 2 непрерывная маска 16 может быть сформирована на графеновом слое 12 посредством электроннолучевой литографии, с использованием фоторезиста из водородного силсесквиоксана (HSQ), как описано в статье "Semiconducting Graphene Ribbon Transistor" (транзистор на полупроводящей графеновой ленте), Zhihong Chen et al., IEEE Xplore, p.265-266. Альтернативно, как только графеновый слой 12 осажден, на шаге 2 непрерывная маска 16 может быть сформирована на графеновом слое 12 посредством осаждения водородного силсесквиоксана (HSQ) в процессе центрифугирования. Пример такого процесса описан в патенте US 6232662.
Как только непрерывная маска 16 осаждена, на шаге 3а осаждается нанопроволочная маска 14. Нанопроволочная маска включает нанопроволоки, такие как кремниевые нанопроволоки, которые могут быть произвольно ориентированы. Шаг 3а может включать формирование кремниевых нанопроволок на жертвенной подложке и перенос кремниевых нанопроволок на графеновый слой 12 механическим контактным давлением. Пример шага 3а описан в статье Javey, A., et al., Nano Lett. 2007,7,773. Альтернативные способы осаждения нанопроволок: центробежное литье, струйная печать, контактная печать с усилием сдвига или взвесь нанопроволок, как описано в "Nanowire lithography on silicon" (нанопроволочная литография на кремнии), Alan Coli et al., Nano Lett, Vol.8, No 5, 2008, p.1358-1362.
Как только нанопроволочная маска 14 осаждена, графен, не защищенный непрерывной маской или нанопроволочной маской 14, удаляют травлением на шаге 4. Это может быть реализовано, например, с использованием кислородной плазмы в устройстве реактивного ионного травления. Один пример травления описан в статье В. Ozyilmaz et al., Appl. Phys.Lett.91, 192107(2007).
Как только шаг 4 выполнен, непрерывную маску 16 удаляют на шаге 5, который включает процесс реактивного ионного травления. Пример процесса описан в патенте US 6211063. Нанопроволочную маску удаляют с использованием раствора фтористого водорода, например, как описано в статье "Single-crystal metallic nanowires and metal/semiconductor nanowire heterostructures" (Однокристальные металлические нанопроволоки и гетероструктуры из металлических/полупроводниковых нанопроволок) Yue Wu et al, Nature, Vol.430, 1 July 2004, p.61-65.
Удаление части графенового слоя 12 приводит к формированию пористого графенового слоя 15, имеющего множество пор, которые могут соответствовать расположению нанопроволок в нанопроволочной маске 14. Пористый графеновый слой 15 может включать ряд графеновых нанолент, каждая из которых имеет наименьший размер, измеренный в плоскости подложки, между 1 нм и 20 нм. Некоторые графеновые наноленты могут быть промежуточными, при этом каждая промежуточная нанолента располагается между по меньшей мере двумя порами, сформированными в графеновом слое 15.
В соответствии со следующим аспектом изобретения, процесс, показанный на фиг.1, может быть повторен, за исключением шага 3, который может быть заменен альтернативным шагом 3b. Шаги 3а и 3b показаны на фиг.2. Шаг 3а является тем же самым, что и шаг 3 на фиг.1. Шаг 3b отличается от шага 3а тем, что около непрерывной маски 16 приложено электрическое поле, так что формируется ориентированная нанопроволочная маска 14b. Ориентированная нанопроволочная маска 14b включает нанопроволоки, которые ориентированы в одном направлении вследствие присутствия электрического поля.
Электрические свойства компонентов, включающих одну или более графеновых лент, могут быть изменены при изменении ширины ленты или лент. В зависимости от ширины, компонент может быть полупроводником или металлическим проводником.
На фиг.3 показано устройство, которое может быть изготовлено при использовании процесса, показанного на фиг.1, или варианта этого процесса, частично показанного на фиг.2. Устройство 31 включает источник электропитания 32, первый графеновый электрод 17 и второй графеновый электрод 18. Устройство также включает графеновый полупроводник 15, который находится между и в электрическом контакте с первым и вторым графеновыми электродами 17, 18. Было показано, что когда графен ограничен нанолентами, он изменяется от полуметаллического до полупроводникового материала, поэтому графеновый полупроводник 15 включает такие наноленты. Разность потенциалов прикладывают между первой точкой 37 на первом графеновом электроде 17 и второй точкой 38 на втором графеновом электроде 18, и электрический ток передают через графеновый полупроводник 15 между первой и второй точками 37, 38, так что между первой и второй точками создается разность потенциалов, и так, что по существу никакой разности потенциалов не приложено к первому графеновому электроду 17, и по существу никакой разности потенциалов не приложено ко второму графеновому электроду 18. Другими словами, разность потенциалов остается постоянной при изменении положения первой или второй точки. Графеновые электроды 17, 18 и графеновый полупроводник 15 могут иметь низкий коэффициент поглощения и/или могут быть гибкими и/или растяжимыми. Устройство 31, показанное на фиг.3, может поэтому быть, по меньшей мере частично, гибким и/или растяжимым, и по меньшей мере частично может пропускать свет через некоторые из своих компонентов. Модификация устройства, показанного на фиг.3, может включать управляющий электрод, расположенный между электродами 17 и 18 в контакте с полупроводником 15, к которому может быть приложен потенциал, и такая модификация может быть частью полевого транзистора.
Не ограничивая объем, интерпретацию или применение приведенных ниже пунктов формулы изобретения ниже, отметим, что технический эффект одного или более вариантов осуществления изобретения, раскрытого здесь, может состоять в производстве слоев графенов с большой площадью поверхности. Другой технический эффект раскрытых здесь одного или более вариантов осуществления изобретения может состоять в производстве прозрачных электронных устройств. Другой технический эффект раскрытых здесь одного или более вариантов осуществления изобретения может состоять в производстве гибких и/или поддающихся растяжению электронных устройств. Еще одним техническим преимуществом может быть высокая подвижность носителей заряда. Еще одним преимуществом может быть по меньшей мере одно из баллистического переноса, высокой плотности тока, высокой удельной теплопроводности и возможности управлять электрическими свойствами.
При желании, различные функции, рассмотренные здесь, могут быть выполнены в другом порядке и/или одновременно друг с другом. Кроме того, при желании, одна или более из вышеописанных функций может быть опциональной или они могут быть объединены.
Хотя различные аспекты изобретения изложены в независимых пунктах формулы изобретения, другие аспекты изобретения включают другие комбинации признаков описанных вариантов осуществления и/или зависимых пунктов формулы изобретения с признаками независимых пунктов формулы изобретения, а не только комбинации, явно изложенные в формуле изобретения.
Также отметим здесь, что выше были описаны варианты осуществления изобретения в качестве примеров его осуществления, и это описание не должно рассматриваться в ограничивающем смысле. Напротив, возможны несколько вариаций и изменений, которые могут быть сделаны в рамках данного изобретения, определенного формулой изобретения.

Claims (15)

1. Гибкое и поддающееся растяжению, пропускающее свет электронное устройство, содержащее первый графеновый электрод, второй графеновый электрод, графеновый полупроводник и управляющий графеновый электрод, расположенный между первым и вторым графеновыми электродами и находящийся в контакте с графеновым полупроводником, причем каждый из упомянутых электродов имеет пористый графеновый слой, имеющий множество пор.
2. Электронное устройство по п.1, включающее множество пористых графеновых слоев.
3. Электронное устройство по п.1, в котором пористый графеновый слой включает графеновую ленту,
4. Электронное устройство по п.3, в котором пористый графеновый слой включает множество графеновых лент.
5. Электронное устройство по п.3, в котором пористый графеновый слой включает множество графеновых лент, ориентированных по существу в одном направлении.
6. Электронное устройство по п.3, в котором графеновая лента включает графеновую наноленту.
7. Электронное устройство по п.6, в котором пористый графеновый слой включает множество графеновых нанолент.
8. Электронное устройство по п.1, которое включает множество графеновых электродов.
9. Электронное устройство по п.1, в котором графеновый электрод включает графеновый проводник.
10. Электронное устройство по п.1, в котором по меньшей мере 90% площади поверхности графенового электрода находится в контакте с изолятором.
11. Электронное устройство по п.1, в котором графеновый электрод включает непрерывный слой графена.
12. Электронное устройство по п.8, в котором пористый графеновый слой электрически соединяет два из графеновых электродов.
13. Электронное устройство по п.8, в котором пористый графеновый слой электрически соединяет каждый из графеновых электродов.
14. Гибкое и поддающееся растяжению, пропускающее свет электронное устройство, содержащее первый графеновый электрод, второй графеновый электрод, графеновый полупроводник, управляющий графеновый электрод, расположенный между первым и вторым графеновыми электродами и находящийся в контакте с графеновым полупроводником, причем каждый из упомянутых электродов имеет пористый графеновый слой, и источник электроэнергии, при этом графеновый полупроводник, а также первый и второй графеновые электроды сконфигурированы так, что подача тока от источника электроэнергии между первым местоположением на первом графеновом электроде и вторым местоположением на втором графеновом электроде устанавливает разность потенциалов между первым местоположением и вторым местоположением, и так, что эта разность потенциалов остается по существу постоянной при изменении первого или второго местоположения.
15. Электронное устройство по п.14, в котором графеновый полупроводник включает графеновую наноленту шириной от 0,1 нм до 20 нм.
RU2012101496/02A 2009-06-30 2010-06-15 Графеновое устройство и способ его изготовления RU2511127C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/495,098 US9035281B2 (en) 2009-06-30 2009-06-30 Graphene device and method of fabricating a graphene device
US12/495,098 2009-06-30
PCT/IB2010/001453 WO2011001240A1 (en) 2009-06-30 2010-06-15 Graphene device and method of fabricating a graphene device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012101496A RU2012101496A (ru) 2013-08-10
RU2511127C2 true RU2511127C2 (ru) 2014-04-10

Family

ID=43380016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012101496/02A RU2511127C2 (ru) 2009-06-30 2010-06-15 Графеновое устройство и способ его изготовления

Country Status (6)

Country Link
US (2) US9035281B2 (ru)
EP (1) EP2448863B1 (ru)
CN (1) CN102471069B (ru)
CA (1) CA2766085C (ru)
RU (1) RU2511127C2 (ru)
WO (1) WO2011001240A1 (ru)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101144287B1 (ko) 2011-02-28 2012-05-11 고려대학교 산학협력단 나노선을 포함하는 전자소자의 제조방법
JP5770671B2 (ja) * 2011-04-07 2015-08-26 日本電信電話株式会社 電界効果トランジスタ、製造用基板、およびその製造方法
US8823089B2 (en) * 2011-04-15 2014-09-02 Infineon Technologies Ag SiC semiconductor power device
US20120261644A1 (en) * 2011-04-18 2012-10-18 International Business Machines Corporation Structure and method of making graphene nanoribbons
GB2491366A (en) 2011-05-31 2012-12-05 Nokia Corp A configurable microphone or loudspeaker apparatus
WO2013016486A1 (en) * 2011-07-27 2013-01-31 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Nanopore sensors for biomolecular characterization
US20130115453A1 (en) * 2011-11-03 2013-05-09 Nanyang Technological University Hybrid nanostructure, a method for forming the hybrid nanostructure, and an electrode including a plurality of the hybrid nanostructures
US9202945B2 (en) * 2011-12-23 2015-12-01 Nokia Technologies Oy Graphene-based MIM diode and associated methods
CN103219089B (zh) * 2012-01-18 2016-01-06 中国科学院上海硅酸盐研究所 多孔石墨烯或石墨烯/多孔复合陶瓷导电材料及其制备方法
CN103359718B (zh) * 2012-04-05 2015-07-01 清华大学 石墨烯纳米窄带的制备方法
CN103359723B (zh) * 2012-04-05 2015-01-21 清华大学 石墨烯纳米窄带的制备方法
CN103359721B (zh) 2012-04-05 2015-03-11 清华大学 石墨烯纳米窄带的制备方法
CN103359717B (zh) * 2012-04-05 2015-06-03 清华大学 石墨烯纳米窄带的制备方法
CN103359722B (zh) 2012-04-05 2015-01-21 清华大学 石墨烯纳米窄带的制备方法
US8911931B2 (en) * 2012-07-18 2014-12-16 Lockheed Martin Corporation Spiral design graphene nanoribbon
US8685844B2 (en) 2012-08-15 2014-04-01 International Business Machines Corporation Sub-10 nm graphene nanoribbon lattices
AU2015349612A1 (en) * 2014-11-17 2017-06-29 Imagine Intelligent Materials Limited Graphene electrode
US9997784B2 (en) * 2016-10-06 2018-06-12 Nanotek Instruments, Inc. Lithium ion battery anode containing silicon nanowires grown in situ in pores of graphene foam and production process
CN107200317A (zh) * 2017-04-14 2017-09-26 北京航空航天大学 一种基于激光制备多孔结构石墨烯的方法
CN110933782A (zh) * 2019-10-21 2020-03-27 珠海烯蟀科技有限公司 柔性石墨烯电极作为高硼硅石墨烯导电层的方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2077095C1 (ru) * 1995-02-02 1997-04-10 Владимир Владимирович Бекеш Газодиффузионный электрод
RU2119276C1 (ru) * 1997-11-03 1998-09-20 Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ" Трехмерный гибкий электронный модуль
RU2261499C2 (ru) * 2001-11-29 2005-09-27 Тин Филм Электроникс Аса Способ изготовления самосовмещенных транзисторов со сверхкороткой длиной канала, получаемой нелитографическим методом
RU2007144226A (ru) * 2007-11-28 2009-06-10 Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской Академии наук (статус государственного учреждения) (RU) Пористый углеродный наноматериал и способ его применения

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6232662B1 (en) * 1998-07-14 2001-05-15 Texas Instruments Incorporated System and method for bonding over active integrated circuits
US6211063B1 (en) * 1999-05-25 2001-04-03 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method to fabricate self-aligned dual damascene structures
WO2005019104A2 (en) * 2003-08-18 2005-03-03 President And Fellows Of Harvard College Controlled nanotube fabrication and uses
US7521292B2 (en) * 2004-06-04 2009-04-21 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Stretchable form of single crystal silicon for high performance electronics on rubber substrates
US7619257B2 (en) * 2006-02-16 2009-11-17 Alcatel-Lucent Usa Inc. Devices including graphene layers epitaxially grown on single crystal substrates
WO2008108383A1 (ja) 2007-03-02 2008-09-12 Nec Corporation グラフェンを用いる半導体装置及びその製造方法
US20080220154A1 (en) * 2007-03-06 2008-09-11 Gallagher Emerson R Method of forming fluid flow field plates for electrochemical devices
WO2009029984A1 (en) * 2007-09-03 2009-03-12 Newsouth Innovations Pty Limited Graphene
EP3540436B1 (en) 2007-09-12 2023-11-01 President And Fellows Of Harvard College High-resolution molecular sensor
KR100923304B1 (ko) * 2007-10-29 2009-10-23 삼성전자주식회사 그라펜 시트 및 그의 제조방법
US7605408B1 (en) * 2008-04-25 2009-10-20 Nokia Corporation Apparatus, method and system for reconfigurable circuitry

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2077095C1 (ru) * 1995-02-02 1997-04-10 Владимир Владимирович Бекеш Газодиффузионный электрод
RU2119276C1 (ru) * 1997-11-03 1998-09-20 Закрытое акционерное общество "Техно-ТМ" Трехмерный гибкий электронный модуль
RU2261499C2 (ru) * 2001-11-29 2005-09-27 Тин Филм Электроникс Аса Способ изготовления самосовмещенных транзисторов со сверхкороткой длиной канала, получаемой нелитографическим методом
RU2007144226A (ru) * 2007-11-28 2009-06-10 Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской Академии наук (статус государственного учреждения) (RU) Пористый углеродный наноматериал и способ его применения

Also Published As

Publication number Publication date
EP2448863A4 (en) 2014-07-16
CN102471069B (zh) 2016-01-20
US10020365B2 (en) 2018-07-10
CA2766085C (en) 2014-10-14
US20150287787A1 (en) 2015-10-08
CN102471069A (zh) 2012-05-23
CA2766085A1 (en) 2011-01-06
US20100327956A1 (en) 2010-12-30
US9035281B2 (en) 2015-05-19
EP2448863A1 (en) 2012-05-09
EP2448863B1 (en) 2021-07-21
WO2011001240A1 (en) 2011-01-06
RU2012101496A (ru) 2013-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2511127C2 (ru) Графеновое устройство и способ его изготовления
KR101910976B1 (ko) 그래핀을 이용한 전계효과 트랜지스터
Wang et al. Graphene, hexagonal boron nitride, and their heterostructures: properties and applications
Palacio et al. Atomic structure of epitaxial graphene sidewall nanoribbons: flat graphene, miniribbons, and the confinement gap
US20220093772A1 (en) Graphene/nanostructure fet with self-aligned contact and gate
Zhang et al. The edges of graphene
Liu et al. Segregation growth of graphene on Cu–Ni alloy for precise layer control
JP5353009B2 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2009278107A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JP2009290219A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JP2014027166A (ja) グラフェントランジスタの製造方法
Nakajima et al. Metal catalysts for layer-exchange growth of multilayer graphene
JP5685987B2 (ja) 電子装置およびその製造方法
KR102274206B1 (ko) 이중층 그래핀의 제조 방법
JP4984498B2 (ja) 機能素子及びその製造方法
KR20110014847A (ko) 그라핀 제조방법 및 그라핀층을 포함하는 적층구조물
KR101687619B1 (ko) 산화 그래핀을 이용한 그래핀 제조 방법
KR102154526B1 (ko) 그래핀 필름 및 그 제조 방법
JP2013021149A (ja) グラフェンの合成方法並びに半導体装置及びその製造方法
SHINDE et al. Semiconducting graphene
JP5347340B2 (ja) 共鳴トンネルダイオードの製法
JP2012134392A (ja) 電界効果型トランジスター
Choi et al. Graphene
Bhowmik Graphene-Based Devices for Beyond CMOS Applications
KR101753590B1 (ko) 기판 표면 개질을 이용한 그래핀의 도핑 방법 및 이를 포함하는 그래핀 구조체

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160602