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CN102050424B - 一种制备碳纳米管薄膜及薄膜晶体管的方法 - Google Patents

一种制备碳纳米管薄膜及薄膜晶体管的方法 Download PDF

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CN102050424B CN2009101100468A CN200910110046A CN102050424B CN 102050424 B CN102050424 B CN 102050424B CN 2009101100468 A CN2009101100468 A CN 2009101100468A CN 200910110046 A CN200910110046 A CN 200910110046A CN 102050424 B CN102050424 B CN 102050424B
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Abstract

本发明涉及一种制备碳纳米管薄膜的方法，其包括以下步骤：提供一形成有碳纳米管阵列的生长基底；提供一第一基底，将该第一基底覆盖在碳纳米管阵列之上并施加一第一压力于该第一基底，从而使碳纳米管阵列被压形成一过渡碳纳米管膜，该第一基底与过渡碳纳米管膜的结合力比生长基底与过渡碳纳米管膜的结合力大；将该第一基底与生长基底分离，过渡碳纳米管膜被转印至第一基底的表面；提供至少一第二基底，将该第二基底覆盖在过渡碳纳米管膜的表面，施加一第二压力于该第二基底；将第二基底与第一基底分离，过渡碳纳米管膜中的部分碳纳米管由第一基底转印至第二基底，从而在第二基底的表面制得一碳纳米管薄膜。

Description

一种制备碳纳米管薄膜及薄膜晶体管的方法
技术领域
本发明涉及一种制备薄膜及晶体管的方法，尤其涉及一种制备碳纳米管薄膜及薄膜晶体管的方法。
背景技术
硅电子器件是20世纪的重大发明之一。但是按照Moore定律（Moore定律是指IC上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍），以硅材料为主的微电子到2011年的最小尺寸是0.08微米，达到物理极限，此后将是纳米电子学时代。
而碳纳米管以其优异的电学性质和机械性质，成为最有希望代替硅器件的下一代纳米电子器件。现有技术中通过化学气相沉积法可在硅基底上制备碳纳米管阵列，之后通过碾压处理该碳纳米管阵列可制得一碳纳米管碾压膜。然而这种碳纳米管碾压膜的厚度较大，用这种碾压膜一次制备某种器件时显得有些浪费，碳纳米管膜的利用率较低，进而使得器件成本较高，不适宜大规模生产。
发明内容
有鉴于此，提供一种利用率较高、适合大规模生产的制备碳纳米管薄膜的方法实为必要。
本发明涉及一种制备碳纳米管薄膜的方法，其包括以下步骤：提供一形成有碳纳米管阵列的生长基底；提供一第一基底，将该第一基底覆盖在碳纳米管阵列之上并施加一第一压力于该第一基底，从而使碳纳米管阵列被压倒形成一过渡碳纳米管膜，该第一基底与过渡碳纳米管膜的结合力比生长基底与过渡碳纳米管膜的结合力大；将该第一基底与生长基底分离，过渡碳纳米管膜被转印至第一基底的表面；提供至少一第二基底，该第二基底与过渡碳纳米管膜中的碳纳米管的结合力不大于第一基底与过渡碳纳米管膜中的碳纳米管的结合力；将该第二基底覆盖在过渡碳纳米管膜的表面，施加一第二压力于该第二基底；将第二基底与第一基底分离，过渡碳纳米管膜中的部分碳纳米管由第一基底转印至第二基底，从而在第二基底的表面制得一碳纳米管薄膜。
一种制备薄膜晶体管的方法，其包括以下步骤：提供基底，通过上述本发明的在第二基底表面形成碳纳米管薄膜的方法在所述基底上形成碳纳米管薄膜；间隔形成一源极及一漏极于碳纳米管薄膜的表面，并使该源极及漏极与上述碳纳米管膜电连接；形成一绝缘层于上述碳纳米管膜表面；以及形成一栅极于上述绝缘层表面，得到一薄膜晶体管。
相对于现有技术，本发明提供的碳纳米管薄膜的制备方法过程简单，成本较低，一份碳纳米管阵列可以多次被转印，容易实现规模生产碳纳米管薄膜并适用于大面积制备薄膜晶体管等电子器件上，提高了碳纳米管阵列的利用率，相对的降低了制备薄膜晶体管等电子器件的成本。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的制备碳纳米管薄膜的方法的流程图。
图2至图7是本发明第一实施例提供的制备碳纳米管薄膜的方法各步骤的状态示意图。
图8是图3中碳纳米管阵列的倾倒方向的示意图。
图9是本发明第一实施例提供的形成一相变聚合物材料层于所述过渡碳纳米管膜和第一基底之间的方法的流程图。
具体实施方式
为了对本发明作更进一步的说明，举以下具体实施例并配合附图详细描述如下。
请参阅图1，本发明实施例提供一种制备碳纳米管薄膜的方法，其包括以下步骤：
步骤S10，请参阅图2，提供一形成有碳纳米管阵列10的生长基底20。
步骤S20，请参阅图3和图4，提供一第一基底30，将该第一基底30覆盖在碳纳米管阵列10之上并施加一第一压力于该第一基底30，从而使碳纳米管阵列10被压形成一过渡碳纳米管膜40。该第一基底30与过渡碳纳米管膜的结合力比生长基底20与过渡碳纳米管膜的结合力更大。
步骤S30，请参阅图5，将该第一基底30与生长基底20分离，过渡碳纳米管膜40被转移至第一基底30的表面。
步骤S40，请参阅图6，提供一第二基底50，将该第二基底50覆盖在过渡碳纳米管膜40的表面，施加一第二压力于该第二基底50。
步骤S50，请参阅图7，将第二基底50与第一基底30分离，过渡碳纳米管膜40中的部分碳纳米管由第一基底30被转移至第二基底50，从而在第二基底50的表面制得一碳纳米管薄膜60。
在步骤S10中，所述碳纳米管阵列10包括多个垂直于所述生长基底20的碳纳米管。所述碳纳米管可以为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管。所述碳纳米管阵列10可以位于生长基底20的全部表面或部分表面。本实施例中所述碳纳米管阵列10包括多个间隔设置且相互平行的条带状单壁碳纳米管阵列。所述每一条带状单壁碳纳米管阵列中多个碳纳米管之间具有一定的间隙。所述单壁碳纳米管阵列为多个彼此平行且垂直于生长基底20生长的碳纳米管形成的纯单壁碳纳米管阵列。
在步骤S20中，所述第一基底30的材料不限，只须满足第一基底30比生长基底20与碳纳米管有更大的结合力即可。具体地，第一基底30的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）或聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）。本实施例中，第一基底30的材料为PET。PET为柔性、透明材料且比硅基底与碳纳米管有更大的结合力。
所述第一压力应满足其具有一个平行于所述碳纳米管阵列10中碳纳米管的轴向且指向生长基底20的方向的分力。优选地，所述第一压力的方向可为平行于所述碳纳米管阵列10中碳纳米管的轴向且指向生长基底20的方向。
若第一压力的方向为平行于所述碳纳米管阵列10中碳纳米管的轴向且指向生长基底20的方向，则第一压力大于等于1兆帕，优选地为10-15兆帕。施加该第一压力的时间不少于5秒钟，优选地为不少于60秒。在该第一压力的作用下，该第一基底30将会压倒位于生长基底20之上的碳纳米管阵列10，从而使碳纳米管阵列10形成一过渡碳纳米管膜40，同时在该第一压力的作用下，过渡碳纳米管膜40与第一基底30较好的结合在一起。
本实施例中所述第一压力通过一压印机提供，所述压印机具有一光滑的压面，该压面提供一平行于所述碳纳米管阵列中碳纳米管的轴向的力而压倒碳纳米管阵列10。本实施例中，该第一压力的大小为12兆帕，施加该第一压力的时间为60秒。理论上而言，在该第一压力作用下碳纳米管阵列10中的碳纳米管可以沿任意方向倾倒。然而，若碳纳米管阵列10具有一定的形状，则碳纳米管阵列10中的碳纳米管优选地沿某一碳纳米管数量较少的方向倾倒，从而减小倾倒阻力。本实施例中，碳纳米管阵列包括多个条带状碳纳米管阵列。由于沿条带的长度方向生长有较多的碳纳米管，则碳纳米管在沿条带长度方向倾倒的过程中将承受较大的阻力。因此，碳纳米管优选的倾倒方向为沿条带的宽度方向。第一基底30同条带状碳纳米管阵列接触后，同时由于第一基底30同碳纳米管有较好的结合力，因此，在第一压力的作用下，条带状碳纳米管阵列的倾倒方向为沿条带的宽度方向的一侧倾倒。由于多个条带状碳纳米管阵列沿宽度之间存在一定距离的间隙，因此沿条带的宽度方向倾倒的碳纳米管会倾倒至条带之间的间隙处。同时，伴随着碳纳米管的倾倒，第一基底30同压面有一个相对的滑移。请参阅图8，其中b为一碳纳米管条带的宽度，a为一碳纳米管条带的长度。由图8中可以看出，碳纳米管条带沿宽度方向倾倒，相互间隔的碳纳米管条带之间存在一定的间隙，从而使碳纳米管倾倒于该间隙中。
碳纳米管阵列倾倒后形成过渡碳纳米管膜40。过渡碳纳米管膜40的厚度为20-30微米，过渡碳纳米管膜40的厚度取决于碳纳米管条带的宽度b。过渡碳纳米管膜40中包括多个重叠的碳纳米管层。
可选择地，在S10步骤之后S20步骤之前，于所述碳纳米管阵列10的自由端所形成的表面上可形成一相变聚合物材料层，之后提供第一基底30，并将第一基底30覆盖在碳纳米管阵列10的表面并施加第一压力，从而于过渡碳纳米管膜40和第一基底30之间形成一相变聚合物材料层。请参阅图9，所述形成一相变聚合物材料层于过渡碳纳米管膜40和第一基底30之间的方法具体包括以下步骤：
步骤S201，提供一液态的相变聚合物材料，将该相变聚合物材料涂覆于碳纳米管阵列10的自由端所形成的表面上；
所述相变聚合物材料包括热固性材料或热塑性材料，具体地所述热固性材料包括聚二甲基硅氧烷（PDMS），聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）或甲基丙烯酸甲酯（MMA）中的一种或多种。所述涂覆液态的相变聚合物材料的方法包括旋涂、涂刷、喷涂或浸涂。碳纳米管阵列中的碳纳米管之间存在一定间隙，相变聚合物材料会浸润至碳纳米管之间的间隙中。
本实施例中，所述相变聚合物材料为PDMS，采用旋涂的方法将PDMS旋涂于多个条带状碳纳米管阵列的远离硅基底的自由端的表面。
步骤S202，提供所述第一基底30，将该第一基底30覆盖在碳纳米管阵列10的表面。
步骤S203，施加一第一压力于该第一基底30的表面，同时或之后加热所述液态的相变聚合物材料使液态的相变聚合物材料固化形成相变聚合物材料层。在第一压力的作用下碳纳米管阵列10被压形成过渡碳纳米管膜40，且所述相变聚合物材料层形成于过渡碳纳米管膜40和第一基底30之间。
所述相变聚合物材料固化的温度和时间依据相变聚合物材料本身的性质而决定。由于相变聚合物材料浸润至碳纳米管阵列10之间的间隙中，因此相变聚合物材料层与过渡碳纳米管膜40和第一基底30较好地结合在一起。若相变聚合物材料为热固性材料，则该热固性材料的固化温度应低于第一基底30的玻璃化温度，从而保证在热固性材料的热固化过程中，第一基底30不会被破坏。若相变聚合物材料为热塑性材料，则该热塑性材料处于液态的温度应低于第一基底30的玻璃化温度，如此，当第一基底30和液态的热塑性材料接触时第一基底30不会被破坏。
在步骤S30中，所述分离第一基底30与生长基底20的方法不限，只要可以将第一基底30与生长基底20分离且不破坏生长基底20表面的过渡碳纳米管膜40的结构即可。由于第一基底30同过渡碳纳米管膜40的结合力大于生长基底20同过渡碳纳米管膜40的结合力。因此，分离第一基底30和生长基底20之后，过渡碳纳米管膜40将会粘附在第一基底30的表面，从而使生长基底20表面的过渡碳纳米管膜40被转移到第一基底30的表面。本实施例中，采用镊子将第一基底30和生长基底20分离。
在步骤S40中，所述第二基底50的材料同第一基底30的材料可相同也可不同。所述第二基底50的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）或聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）中的一种或多种。本实施例中，第二基底50的材料同第一基底30的材料相同，为PET。
若所述过渡碳纳米管膜40的表面形成有相变聚合物材料层，此时，由于过渡碳纳米管膜40通过所述相变聚合物材料层与第一基底30较好地结合在一起，因此在步骤S50中，过渡碳纳米管膜40中仅有较少的一部份碳纳米管被转印至第二基底50的表面。
若所述过渡碳纳米管膜40的表面没有形成相变聚合物材料层，则第二压力的大小应小于第一压力的大小，从而使小部分的过渡碳纳米管膜40中的碳纳米管由第一基底30转印至第二基底50。在步骤S20中，施加第一压力于第一基底30，从而使第一基底30表面的碳纳米管阵列10形成过渡碳纳米管膜40。该过渡碳纳米管膜40中包括多个碳纳米管层，且过渡碳纳米管膜40与第一基底30的结合力大于过渡碳纳米管膜40中各个碳纳米管层之间的结合力。各碳纳米管层之间的结合力随着与第一基底30的距离的增大而呈梯度减小。距离第一基底30越远的各碳纳米管层之间的结合力越小，距离第一基底30最远的两碳纳米管层之间的结合力最小。这是由于，过渡碳纳米管膜40中相邻两碳纳米管层之间的结合力为范德华力，其大小取决于相邻两碳纳米管层之间的范德华力的大小，以及相邻两碳纳米管层之间通过范德华力作用的接触面积。距离第一基底30越近，过渡碳纳米管膜40被压得越密实，相邻两碳纳米管层之间的接触面积越大，从而范德华力的有效作用面积也越大。另一方面，相邻两碳纳米管层之间的距离变小，从而使相邻两碳纳米管层之间的范德华力变大。在步骤S40中，施加第二压力于第二基底50，第二压力小于第一压力。此时，过渡碳纳米管膜40与第一基底30的结合力为一最大值F1，随着与第一基底30的距离的增加，各碳纳米管层之间结合力逐渐减小，并达到一最小值，之后，随着与第二基底50的距离的减小，碳纳米管层之间的结合力逐渐增加，过渡碳纳米管膜40与第二基底50的结合力达到一个较大值F2，且F2<F1。因此，在分离第二基底50与第一基底30时，过渡碳纳米管膜40从相互作用的结合力最小的两个碳纳米管层之间分离。且由于第二压力小于第一压力，因此，该相互作用的结合力最小的两个碳纳米管层的位置距离第二基底50较近。从而在分离第二基底50和第一基底30之后过渡碳纳米管膜40中仅有少部分碳纳米管被转印至第一基底30表面。
所述第二压力的大小为大于等于1兆帕，优选地为3-8兆帕。所述施加第二压力的时间为不少于5秒钟，优选地为不少于60秒钟。由此可以使得在步骤S50中，所制得的碳纳米管薄膜60（最终成品膜）具有较薄的厚度。
在步骤S50，所述分离第二基底50与第一基底30的方法同步骤S30中分离第一基底30与形成有碳纳米管阵列10的生长基底20的方法相同。
本实施例中，第二基底50的表面制得的碳纳米管薄膜60的厚度大于等于10纳米。本实施例中，所制得的碳纳米管薄膜60的厚度为500-1000纳米。此时碳纳米管薄膜60仍位于PET的表面，由于PET为柔性、透明材料，因此该位于PET表面的碳纳米管薄膜60可被用于制备薄膜晶体管。
可选择地，对该位于第二基底50表面的碳纳米管薄膜60进行清洗从而进一步降低碳纳米管薄膜60的厚度，同时还可使碳纳米管薄膜60的厚度均匀。通过清洗过程可以有效地控制碳纳米管薄膜60的厚度。本实施例中将所述碳纳米管薄膜60在丙酮溶液中超声处理10分钟，使碳纳米管薄膜60的厚度降低至50纳米。
可选择地，可依次提供多个第二基底，并重复步骤S40和S50，多次将第一基底30表面的过渡碳纳米管膜40的一部分转印至第二基底上，从而制备多个碳纳米管薄膜。可以理解的是，伴随着依次提供多个第二基底，因为越靠近第一基底的碳纳米管层之间的结合力越大，所以相应的依次施加于靠后的第二基底上的力也逐渐增加，从而确保有分离第二基底和第一基底之后有部分碳纳米管被转印至第二基底的表面。
可选择地，可提供一大面积的第二基底，并重复步骤S40和S50，多次将第一基底30表面的过渡碳纳米管膜40的一部分转印至第二基底的不同区域，从而得到一大面积碳纳米管薄膜，进而可用于大面积制备薄膜晶体管等电子器件。
本发明提供的碳纳米管薄膜的制备方法过程简单，成本较低，一份碳纳米管阵列可以多次被转印，容易实现规模生产碳纳米管薄膜并适用于大面积制备薄膜晶体管等电子器件上，提高了碳纳米管阵列的利用率，相对的降低制备薄膜晶体管等电子器件的成本。
一种制备薄膜晶体管的方法，其包括以下步骤：
步骤S12，提供一表面形成有碳纳米管薄膜60的第二基底50，该第二基底50上的碳纳米管薄膜60是通过上述本发明实施例的转印方法制得；
步骤S22，间隔形成一源极及一漏极于碳纳米管薄膜60的表面，并使该源极及漏极与上述碳纳米管薄膜60电连接；
步骤S32，形成一绝缘层于上述碳纳米管薄膜60表面；
步骤S42，以及形成一栅极于上述绝缘层表面，得到一薄膜晶体管。
在步骤S12中，碳纳米管薄膜60中的碳纳米管都是平行排列，处于并联状态，因此工作状态稳定。碳纳米管薄膜60中的碳纳米管为单壁碳纳米管，因此，该碳纳米管薄膜60为半导体性，其可作为薄膜晶体管的半导体层。
在步骤S22中，该源极及漏极的材料应具有较好的导电性。具体地，该源极及漏极的材料可以为金属、合金、铟锡氧化物（ITO）、锑锡氧化物（ATO）、导电银胶、导电聚合物以及金属性碳纳米管等导电材料。根据形成源极及漏极的材料种类的不同，可以采用不同方法形成该源极及漏极。具体地，当该源极及漏极的材料为金属、合金、ITO或ATO时，可以通过蒸镀、溅射、沉积、掩模及刻蚀等方法形成源极及漏极。当该源极及漏极的材料为导电银胶、导电聚合物或金属性碳纳米管时，可以通过印刷涂附或直接黏附的方法，将该导电银胶或金属性碳纳米管涂附或黏附于绝缘基底或碳纳米管层表面，形成源极及漏极。一般地，该源极及漏极的厚度为0.5纳米～100微米，源极和漏极之间的距离为1～100微米。
在步骤S32，所述绝缘层的材料为氮化硅、氧化硅等硬性材料或苯并环丁烯(BCB)、聚酯或丙烯酸树脂等柔性材料。该绝缘层的厚度为5纳米-100微米。本实施例中，所述绝缘层的材料为氮化硅。可以理解，根据具体的形成工艺不同，所述绝缘层不必完全覆盖所述源极、漏极及半导体层，只要能保证半导体层、源极和漏极与其相对设置的栅极绝缘即可。
在步骤S42，该栅极120的材料应具有较好的导电性。具体地，该栅极的材料可以为金属、合金、ITO、ATO、导电银胶、导电聚合物以及碳纳米管薄膜等导电材料。该金属或合金材料可以为铝、铜、钨、钼、金或它们的合金。具体地，当该栅极120的材料为金属、合金、ITO或ATO时，可以通过蒸镀、溅射、沉积、掩模及刻蚀等方法形成栅极。当该栅极的材料为导电银胶、导电聚合物或碳纳米管薄膜时，可以通过直接黏附或印刷涂附的方法形成栅极。一般地，该栅极的厚度为0.5纳米～100微米。
本发明提供的采用碳纳米管薄膜制备薄膜晶体管的方法过程简单，成本很低，过程可以重复，适用于大面积制备薄膜晶体管，可以用于工业生产。

Claims (20)

1.一种制备碳纳米管薄膜的方法，其包括以下步骤：
提供一形成有碳纳米管阵列的生长基底；
提供一第一基底，将该第一基底覆盖在碳纳米管阵列之上并施加一第一压力于该第一基底，从而使碳纳米管阵列被压倒形成一过渡碳纳米管膜，该第一基底与过渡碳纳米管膜的结合力比生长基底与过渡碳纳米管膜的结合力大；
将该第一基底与生长基底分离，过渡碳纳米管膜被转印至第一基底的表面；
提供至少一第二基底，该第二基底与过渡碳纳米管膜中的碳纳米管的结合力不大于第一基底与过渡碳纳米管膜中的碳纳米管的结合力；
将该第二基底覆盖在过渡碳纳米管膜的表面，施加一第二压力于该第二基底；
将第二基底与第一基底分离，过渡碳纳米管膜中的部分碳纳米管由第一基底转印至第二基底，从而在第二基底的表面制得一碳纳米管薄膜。
2.如权利要求1所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，依次提供多个第二基底，并依次将过渡碳纳米管膜中的部分碳纳米管转印至第二基底表面，从而得到多个碳纳米管薄膜。
3.如权利要求1所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述施加于第一基底之上的第一压力的大小为大于等于1兆帕，施加该第一压力的时间为大于等于5秒钟。
4.如权利要求3所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述施加于第一基底之上的第一压力的大小为10-15兆帕、施加该第一压力的时间为大于等于60秒。
5.如权利要求1所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述第二压力的大小为大于等于1兆帕，施加第二压力的时间为大于等于5秒钟。
6.如权利要求5所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述第二压力的大小为3-8兆帕，施加第二压力的时间为大于等于60秒钟。
7.如权利要求1所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述提供一形成有碳纳米管阵列的生长基底的步骤之后，提供一第一基底的步骤之前,进一步包括以下步骤：提供一液态的相变聚合物材料；将该相变聚合物材料涂敷于碳纳米管阵列的自由端形成的表面。
8.如权利要求7所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述相变聚合物材料包括热固性材料和热塑性材料，该热固性材料的热固化温度低于第一基底的玻璃化温度，该热塑性材料的处于液态时的温度低于第一基底的玻璃化温度。
9.如权利要求8所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述热固性材料包括聚二甲基硅氧烷，聚甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。
10.如权利要求8所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述施加一第一压力于该第一基底的步骤的同时或之后，还括以下步骤：加热所述热固性材料使所述热固性材料固化。
11.如权利要求1至10中任一项所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述第二压力小于第一压力。
12.如权利要求1所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，碳纳米管阵列包括多个间隔设置且相互平行的条带状碳纳米管阵列。
13.如权利要求1所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述第一基底的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种，所述第二基底的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种。
14.一种制备碳纳米管薄膜的方法，其包括以下步骤：
提供一第一基底，该第一基底上设置有一过渡碳纳米管膜，所述过渡碳纳米管膜与第一基底之间形成一相变聚合物材料层；
提供至少一第二基底，该第二基底与过渡碳纳米管膜中的碳纳米管的结合力不大于第一基底与过渡碳纳米管膜中的碳纳米管的结合力；
将该第二基底覆盖在过渡碳纳米管膜的表面并施加一压力于该第二基底与第一基底；
将第二基底与第一基底分离，部分碳纳米管由第一基底转印至第二基底，从而在第二基底的表面制得一碳纳米管膜。
15.如权利要求14所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，所述压力的大小为大于等于1兆帕，施加压力的时间为大于等于5秒钟。
16.如权利要求14所述的制备碳纳米管薄膜的方法，其特征在于，依次提供多个第二基底，并依次将过渡碳纳米管膜中的部分碳纳米管转印至第二基底表面，从而得到多个碳纳米管薄膜。
17.一种制备薄膜晶体管的方法，其包括以下步骤：提供一基底，通过如权利要求1至16项中任意一项所述的在第二基底表面形成碳纳米管薄膜的方法在所述基底上形成碳纳米管薄膜；间隔形成一源极及一漏极于碳纳米管薄膜表面，并使该源极及漏极与上述碳纳米管薄膜电连接；形成一绝缘层于上述碳纳米管薄膜表面；以及形成一栅极于上述绝缘层表面，得到一薄膜晶体管。
18.如权利要求17所述的制备薄膜晶体管的方法，其特征在于，所述碳纳米管薄膜中碳纳米管平行排列，处于并联状态。
19.如权利要求17所述的制备薄膜晶体管的方法，其特征在于，所述碳纳米管薄膜中的碳纳米管为单壁碳纳米管。
20.如权利要求17所述的制备薄膜晶体管的方法，其特征在于，所述基底材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101880035A (zh) 2010-06-29 2010-11-10 清华大学 碳纳米管结构
CN102372254A (zh) * 2010-08-06 2012-03-14 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 转印纳米线的方法
CN102820093B (zh) * 2011-06-09 2014-05-28 天津富纳源创科技有限公司 图案化导电元件的制备方法
CN102737853B (zh) * 2012-07-02 2015-10-28 宁国市龙晟柔性储能材料科技有限公司 一种高性能取向碳纳米管薄膜电极的制备方法
CN102810360B (zh) * 2012-07-31 2016-03-30 中国科学院物理研究所 一种减薄碳纳米管薄膜的方法
CN104944409B (zh) * 2014-03-31 2018-03-02 清华大学 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法
CN104944406B (zh) * 2014-03-31 2018-02-27 清华大学 碳纳米管结构的制备方法
CN104973584B (zh) * 2014-04-14 2018-03-02 清华大学 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法
CN103964413B (zh) * 2014-04-17 2016-04-27 北京大学 一种提高碳纳米管平行阵列密度的方法
CN105271105B (zh) * 2014-06-13 2017-01-25 清华大学 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法
CN105329872B (zh) * 2014-06-16 2017-04-12 清华大学 碳纳米管阵列的转移方法及碳纳米管结构的制备方法
CN105197875B (zh) 2014-06-19 2017-02-15 清华大学 图案化碳纳米管阵列的制备方法及碳纳米管器件
CN105690971B (zh) * 2016-02-04 2017-11-07 京东方科技集团股份有限公司 一种背膜的贴合方法
TWI755492B (zh) 2017-03-06 2022-02-21 美商卡爾拜斯有限公司 基於碳納米管的熱界面材料及其製造和使用方法
CN107352506A (zh) * 2017-07-13 2017-11-17 武汉科技大学城市学院 一种实现金属纳米材料转移的方法
WO2019070203A1 (en) * 2017-10-06 2019-04-11 Involt Pte. Ltd. METHOD FOR FORMING A SEMICONDUCTOR STRUCTURE
US10707596B2 (en) * 2018-09-21 2020-07-07 Carbice Corporation Coated electrical connectors and methods of making and using thereof
CN111115615B (zh) 2018-11-01 2021-08-31 清华大学 碳纳米管阵列的转移方法
CN111121981B (zh) * 2018-11-01 2021-04-02 清华大学 黑体辐射源的制备方法
CN111128637B (zh) 2018-11-01 2021-02-26 清华大学 场发射体的制备方法
CN110923712A (zh) * 2019-12-25 2020-03-27 宁波涂冠镀膜科技有限公司 一种用于高玻纤维原料注塑模具的复合涂层及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7439731B2 (en) * 2005-06-24 2008-10-21 Crafts Douglas E Temporary planar electrical contact device and method using vertically-compressible nanotube contact structures

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3444732A (en) * 1967-06-06 1969-05-20 Albert L Robbins Method and apparatus for determining optimum bonding parameters for thermoplastic material
KR100365444B1 (ko) * 1996-09-18 2004-01-24 가부시끼가이샤 도시바 진공마이크로장치와이를이용한화상표시장치
AUPQ065099A0 (en) * 1999-05-28 1999-06-24 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Substrate-supported aligned carbon nanotube films
AUPQ304199A0 (en) * 1999-09-23 1999-10-21 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Patterned carbon nanotubes
US6340822B1 (en) * 1999-10-05 2002-01-22 Agere Systems Guardian Corp. Article comprising vertically nano-interconnected circuit devices and method for making the same
CN101798057A (zh) * 2000-08-22 2010-08-11 哈佛学院董事会 生长半导体纳米线的方法
US20040167014A1 (en) * 2002-11-13 2004-08-26 The Regents Of The Univ. Of California, Office Of Technology Transfer, University Of California Nanostructured proton exchange membrane fuel cells
US7150801B2 (en) * 2003-02-26 2006-12-19 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Process for producing cold field-emission cathodes
US20060188721A1 (en) * 2005-02-22 2006-08-24 Eastman Kodak Company Adhesive transfer method of carbon nanotube layer
WO2008054378A2 (en) * 2005-10-25 2008-05-08 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods for controlled growth and assembly of nanostructures
EP2441884A1 (en) * 2006-05-19 2012-04-18 Massachusetts Institute Of Technology Nanostructure-reinforced composite articles and methods
US8337979B2 (en) * 2006-05-19 2012-12-25 Massachusetts Institute Of Technology Nanostructure-reinforced composite articles and methods
US7507449B2 (en) * 2006-05-30 2009-03-24 Industrial Technology Research Institute Displays with low driving voltage and anisotropic particles
TW200802506A (en) 2006-06-13 2008-01-01 Nat Univ Tsing Hua Method of making field emission cathode component with vertical carbon nano tube array and product thereof
CN101239712B (zh) * 2007-02-09 2010-05-26 清华大学 碳纳米管薄膜结构及其制备方法
JP4190569B2 (ja) * 2007-08-02 2008-12-03 富士通株式会社 カーボンナノチューブ成長方法
KR101410929B1 (ko) * 2008-01-17 2014-06-23 삼성전자주식회사 탄소나노튜브의 전사방법
CN101582381B (zh) 2008-05-14 2011-01-26 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 薄膜晶体管及其阵列的制备方法
CN101587839B (zh) * 2008-05-23 2011-12-21 清华大学 薄膜晶体管的制备方法
TWI358092B (en) 2008-05-23 2012-02-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Method for making thin film transistor
TWI403457B (zh) 2008-05-28 2013-08-01 Univ Nat Taiwan One - dimensional micro - nanometer structure transplantation method
KR20170026652A (ko) * 2010-03-30 2017-03-08 난테로 인크. 네트워크, 직물, 및 필름 내에서의 나노규모 요소의 배열 방법
US9656246B2 (en) * 2012-07-11 2017-05-23 Carbice Corporation Vertically aligned arrays of carbon nanotubes formed on multilayer substrates

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7439731B2 (en) * 2005-06-24 2008-10-21 Crafts Douglas E Temporary planar electrical contact device and method using vertically-compressible nanotube contact structures

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A method of printing carbon nanotube thin films;Yangxin Zhou et al.;《APPLIED PHYSICS LETTERS》;20060322;第88卷;第1-3页 *
Highly ordered nanowire arrays on plastic substrates for ultrasensitive flexible chemical sensors;MICHAEL C. MCALPINE et al.;《nature materials》;20070422;第1-6页 *
MICHAEL C. MCALPINE et al..Highly ordered nanowire arrays on plastic substrates for ultrasensitive flexible chemical sensors.《nature materials》.2007,第1-6页.
Yangxin Zhou et al..A method of printing carbon nanotube thin films.《APPLIED PHYSICS LETTERS》.2006,第88卷第1-3页.

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