專利名稱：促進(jìn)碳納米管的穩(wěn)定合成的方法及結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造，更具體地涉及促進(jìn)碳納米管的穩(wěn)定合成的方法和結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)場效應(yīng)晶體管(FET)是熟知的常規(guī)器件，其通常作為基本構(gòu)造模塊包含在集成電路(IC)芯片的復(fù)雜電路中。FET尺寸的縮小改善了電路性能并提高了封裝在IC芯片上的FET的功能容量。然而，與傳統(tǒng)材料有關(guān)的尺寸限制和與光刻構(gòu)圖有關(guān)的成本會(huì)阻礙持續(xù)的尺寸減小。
碳納米管是由六角形碳原子環(huán)構(gòu)成的納米尺度大長徑比圓筒，其可以呈現(xiàn)半導(dǎo)電電子態(tài)或者導(dǎo)電電子態(tài)?；旌螰ET(hybrid FET)已經(jīng)被成功地制備，其使用半導(dǎo)電碳納米管作為溝道區(qū)，且在延伸于位于襯底表面上的金源極電極和金漏極電極之間的半導(dǎo)電碳納米管的兩端形成接觸。柵極電極定義在襯底中該碳納米管之下，且通常在源極電極和漏極電極之間。襯底的氧化表面形成了位于嵌入的柵極電極和碳納米管之間的柵極電介質(zhì)。納米管混合FET應(yīng)當(dāng)可靠地開關(guān)，同時(shí)由于碳納米管的小尺度而比可比較的硅基器件結(jié)構(gòu)消耗顯著少的能量。通過使用精確定位的原子力顯微鏡來操縱單根半導(dǎo)電碳納米管，或者通過隨機(jī)分散的一批半導(dǎo)電碳納米管中單根半導(dǎo)電碳納米管在源極電極和漏極電極之間的巧合放置，已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室條件下成功地制備了這樣的FET。
碳納米管的可供應(yīng)性及其合成成本是阻礙其進(jìn)入諸如IC芯片的各種可能的批量生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的主要因素。合成碳納米管的傳統(tǒng)方法是在襯底上沉積一層催化劑材料，其可以被構(gòu)圖以形成小點(diǎn)的陣列，該小點(diǎn)作為采用含碳前驅(qū)體的化學(xué)氣相沉積(CVD)生長的種籽區(qū)域。碳納米管通過在每個(gè)納米管與種籽區(qū)的催化劑材料的界面處插入活性碳原子而生長和變長，該納米管保持附著于襯底上。隨著碳納米管變長，CVD反應(yīng)物向種籽區(qū)的流動(dòng)受到抑制，特別是對(duì)于緊密陣列的種籽區(qū)。特別地，相鄰碳納米管間向反應(yīng)物流開口的空間變窄。反應(yīng)物必須從碳納米管的前部自由端附近流經(jīng)該開口空間而到達(dá)催化劑材料，以參與生長反應(yīng)。流動(dòng)受限減緩，甚至?xí)Ｖ狗N籽區(qū)處納米管的合成，從而隨著納米管長度增加生長速率急劇變慢，且可能停止。
因此，所需要的是一種通過CVD合成碳納米管的方法，其不受襯底所攜帶的催化劑材料種籽墊的催化劑材料的合成界面處的反應(yīng)物流約束限制。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的原理，生產(chǎn)碳納米管的方法包括在襯底所攜帶的多個(gè)合成位置(synthesis site)上合成碳納米管。大量生產(chǎn)半導(dǎo)電碳納米管的方法包括在第一襯底所攜帶的多個(gè)合成位置上合成多個(gè)碳納米管至第一長度。該多個(gè)碳納米管的合成被中斷，且該多個(gè)碳納米管中的每一個(gè)的自由端由第二襯底支撐。該方法還包括將該多個(gè)合成位置從第一襯底分離，且恢復(fù)該多個(gè)碳納米管在該多個(gè)合成位置處的合成，以延長該多根碳納米管至比該第一長度更長的第二長度。結(jié)果，每個(gè)合成位置與相應(yīng)碳納米管之間的界面持續(xù)無遮蔽自由接觸反應(yīng)物氣體，以增長碳納米管至有限長度。
本發(fā)明還涉及一種具有多個(gè)碳納米管的結(jié)構(gòu)，每個(gè)納米管延伸于第一端和第二端之間。該多個(gè)碳納米管的每一個(gè)的第一端被支撐在一襯底上。該多個(gè)碳納米管的每一個(gè)的第二端與多個(gè)合成位置中的一個(gè)相連。
按照本發(fā)明的原理、采用簡化的制備工藝即可大量生產(chǎn)和收獲碳納米管。本發(fā)明在其各實(shí)施例中滿足了對(duì)以高生長速率合成超長碳納米管的方法的需要。本發(fā)明的方法可用于批量生產(chǎn)碳納米管以用于任何潛在的和實(shí)際的用途，不管是在半導(dǎo)體器件制造中，還是在其他不同的應(yīng)用中。緊密的碳納米管陣列可以形成，而無需考慮反應(yīng)物向合成位置的流動(dòng)。


包括在此說明書中且構(gòu)成其一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，且與以上給出的對(duì)本發(fā)明的概括描述和下面給出的對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說明一起，用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1-6是按照本發(fā)明一實(shí)施例的處理方法的不同階段中一部分襯底的截面圖；以及圖7-13是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的處理方法的不同階段中一部分襯底的截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明在其多個(gè)實(shí)施例中提供了穩(wěn)定合成碳納米管的方法，該碳納米管在促進(jìn)生長的催化劑材料種籽墊(seed pad)上通過化學(xué)氣相沉積合成或者生長。這些方法普遍包括于第一襯底支撐的合成位置處形成碳納米管；中斷納米管合成；將每個(gè)碳納米管的自由端安置到第二襯底上；以及去除第一襯底。結(jié)果，每個(gè)碳納米管是被合成位置之一蓋住頂部的一獨(dú)立結(jié)構(gòu)，且至合成位置的反應(yīng)物通路不被延長的碳納米管阻塞(occluded)。在形成無阻塞結(jié)構(gòu)后，納米管的合成在合成位置處被恢復(fù)以延長碳納米管。
參照?qǐng)D1，多個(gè)空間上分隔開的合成位置10設(shè)置于襯底12上。例如，合成位置10可以被布置成在襯底12的表面上延伸的行和列的周期性陣列。每個(gè)合成位置10包括位于平臺(tái)或柱16的上表面上的適于合成碳納米管(圖2)的催化劑材料種籽墊(seed pad)14。襯底12可由任何合適的支撐襯底材料構(gòu)成，其不支持碳納米管的生長，包括但不限于晶片(wafer)或硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、玻璃、碳化硅(SiC)、氧化硅(SiO2)、以及不起納米管催化劑作用的適當(dāng)?shù)慕饘?。?6是種籽墊14的支撐元件，且由也不支持碳納米管生長的任何合適的材料形成。包圍種籽墊14的周邊且位于柱16上的是隔離壁(spacer)18，其由不支持碳納米管的合成或生長的材料組成。位于合成位置10之下的是釋放層(release layer)20，其也可起蝕刻終止層的作用，盡管除釋放層20之外可設(shè)置單獨(dú)的蝕刻終止層(未顯示)。解理面(cleaving plane)定義于沿著釋放層20的水平面。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，釋放層20是可由濕法刻蝕或本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的任何其它現(xiàn)有技術(shù)去除的材料。圖案化(patterned)的種籽墊14可通過如下步驟形成通過任何傳統(tǒng)沉積技術(shù)于絕緣層12上沉積一催化劑材料覆蓋層(blanket layer)，該沉積技術(shù)包括但不限于使用諸如金屬鹵化物、金屬氧化物和羰基金屬的適當(dāng)前驅(qū)體的化學(xué)氣相沉積(CVD)、濺射和物理氣相沉積(PVD)；然后采用標(biāo)準(zhǔn)光刻和減去刻蝕(subtractive etch)工藝來構(gòu)圖該覆蓋層。隔離壁18可由標(biāo)準(zhǔn)沉積和刻蝕工藝形成于種籽墊14周圍。然后，空間上分隔開的柱16可通過進(jìn)行自對(duì)準(zhǔn)各向異性刻蝕來形成，該刻蝕依靠種籽墊14和隔離壁18作為掩模，且相對(duì)于構(gòu)成種籽墊14和隔離壁18的材料選擇性地刻蝕襯底12的材料至釋放層20的深度。
催化劑墊10中的催化劑材料是當(dāng)在適于促進(jìn)納米管生長的化學(xué)反應(yīng)條件下暴露于合適的反應(yīng)物時(shí)，能使碳納米管形核且支持其生長的任何材料。例如，合適的催化劑材料包括但不限于鐵、鎳、鈷、這些金屬中的每一種的合金、以及這些金屬的化合物，所述化合物例如是金屬硅化物和金屬氧化物。
此處對(duì)諸如“垂直面”、“水平面”的術(shù)語的提及是示例性的，而不是限定性的，從而建立了參照系。此處所用的術(shù)語“水平面”被定義為平行于常規(guī)平面或襯底12的表面的平面，而不管取向。術(shù)語“垂直面”是指垂直于如剛才定義的水平面的方向。諸如“上”、“上方”、“下面”、“側(cè)面”(如“側(cè)壁”)、“較高”、“較低”、“以上”、“以下”和“下方”的術(shù)語參照水平面定義?？衫斫獾氖歉鞣N其他參照系可以采用，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
參照?qǐng)D2，碳納米管22通過任何合適的生長技術(shù)在種籽墊14上生長或者合成。當(dāng)獲得較短的平均長度時(shí)，暫時(shí)中斷碳納米管22的合成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)碳納米管22具有約100納米到約200納米范圍內(nèi)的平均長度時(shí)，合成被中斷。碳納米管22表現(xiàn)為半導(dǎo)電電子態(tài)或?qū)щ婋娮討B(tài)。合成暫時(shí)中斷時(shí)的特定長度短于納米管合成恢復(fù)后納米管22的最終長度，如此處所述。隔離壁18防止了自種籽墊14側(cè)面的橫向或水平納米管合成。更優(yōu)選地，種籽墊14的表面區(qū)域受到限制或者合成條件被調(diào)整，由此每個(gè)種籽墊14支持僅單個(gè)碳納米管22的合成，然而本發(fā)明不限于此，因?yàn)橐粋€(gè)或多個(gè)種籽墊14可攜帶垂直伸出的多個(gè)碳納米管22。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，碳納米管22在適于促進(jìn)形成種籽墊14的催化劑材料上的碳納米管生長的生長條件下，通過采用任何合適的氣態(tài)或汽化含碳反應(yīng)物的化學(xué)氣相沉積(CVD)或等離子體增強(qiáng)CVD來生長，該反應(yīng)物包括但不限于一氧化碳(CO)、乙烯(C2H4)、甲烷(CH4)、乙炔(C2H2)、乙炔和氨(NH3)的混合物、乙炔和氮?dú)?N2)的混合物、乙炔和氫氣(H2)的混合物、以及二甲苯(C6H4(CH3)2)。襯底12可以被加熱到適于促進(jìn)和/或加快CVD生長的溫度。添加劑可與反應(yīng)物混合以促進(jìn)單壁納米管的合成、多壁納米管的合成，或者增加納米管的伸長速度或長度。
反應(yīng)物被傳輸或提供到每個(gè)種籽墊14，在該處反應(yīng)物與催化劑材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使碳納米管22形核且在形核之后維持其生長。種籽墊14的催化劑材料通過降低形成碳納米管22的反應(yīng)的活化能而參與碳納米管的合成，而其自身沒有被其暴露表面上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)所轉(zhuǎn)變或消耗。碳納米管22集聚或者成群生長，其隨機(jī)地具有半導(dǎo)電電子態(tài)或?qū)щ婋娮討B(tài)，因?yàn)殡娮討B(tài)在生長中不能選擇，因此給定種籽墊14上的任意給定納米管22的電子態(tài)不能可靠地預(yù)測。碳納米管22構(gòu)成中空?qǐng)A筒管，其由精確排列的鍵合碳原子的六角環(huán)形成。碳納米管22可為類似同心圓筒的多壁納米管，或可為單壁納米管。
平均地，碳納米管22自種籽墊14基本上垂直向上地延伸，其相對(duì)于種籽墊14的水平表面具有垂直或者至少近似垂直的取向。碳納米管22被期望具有高度或長度的統(tǒng)計(jì)分布，每個(gè)高度或長度在自由端或前端(leading tip)24與電連接相應(yīng)種籽墊14的根部26之間測量而得。生長被認(rèn)為是通過在每個(gè)碳納米管22和相應(yīng)的種籽墊14間的界面27處添加碳原子而發(fā)生。本發(fā)明預(yù)計(jì)碳納米管22中的一個(gè)或全部會(huì)如此處所定義的那樣稍微傾斜而偏離垂直方向，且納米管的取向會(huì)表現(xiàn)為統(tǒng)計(jì)分布，即平均地基本上垂直。
參照?qǐng)D3，層28共形地沉積于襯底12上，其厚度完全覆蓋碳納米管22且填充相鄰合成位置10之間的空隙。例如，層28可由采用正硅酸乙酯(TEOS)或硅烷作為硅前驅(qū)體源通過CVD工藝沉積的氧化硅(SiO2)構(gòu)成，然而本發(fā)明不限于此。
參照?qǐng)D4，層28的暴露表面30通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝或任何其他合適的平坦化工藝拋平坦。一般地，CMP工藝包括受到拋光墊和層28之間引入的合適的拋光劑化學(xué)輔助的拋光或機(jī)械研磨作用。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，CMP工藝是可選的，而不是必須的。操作晶片(handle wafer)32以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何常規(guī)技術(shù)粘接到層28的暴露表面30上。操作晶片32例如可以是硅晶片或金屬晶片。例如，操作晶片32可以采用高溫粘接劑層或通過合適的熱處理粘接到層28上。可選地，操作晶片32可以被氧化物覆蓋或以其他層覆蓋(未示出)以協(xié)助粘接。然后，襯底12通過處理釋放層20而去除，使得合成位置10和電介質(zhì)層28保留在后面，從而操作晶片32提供了必備的機(jī)械支撐。例如，釋放層20可通過濕法刻蝕工藝處理。通常，操作晶片32在制造過程中的此階段是倒置的，如圖4所示，然而本發(fā)明不限于此。
參照?qǐng)D5，層28被去除至露出種籽墊14、以及每個(gè)碳納米管22與相應(yīng)的一個(gè)種籽墊14之間的對(duì)應(yīng)界面27的深度。如果層28由SiO2組成，則一種相對(duì)于合成位置10中的材料和碳納米管22選擇性地去除層28的技術(shù)為采用諸如緩沖氫氟酸(HF)溶液的適當(dāng)水性蝕刻劑溶液的各向同性濕法蝕刻。納米管22和相聯(lián)的合成位置10形成相對(duì)于操作晶片32基本垂直延伸的結(jié)構(gòu)。由于層28的凹陷，對(duì)于每個(gè)碳納米管22的根部26、以及每個(gè)根部26與相聯(lián)的種籽墊14間的界面27存在用于納米管生長反應(yīng)物的暢通的反應(yīng)物(即氣體)通道。
參照?qǐng)D6，半導(dǎo)電碳納米管22的生長或合成通過向相連的種籽墊14的界面27處提供生長反應(yīng)物而再度開始。在與初始較短的碳納米管22的形成過程中起作用的相同的催化劑材料界面27處，生長繼續(xù)進(jìn)行。界面27附近的環(huán)境隨著碳納米管22增長而保持恒定。換句話說，隨著碳納米管22伸長，至納米管22與相連的種籽墊14之間的界面的反應(yīng)物通道不被生長過程阻塞或改變，甚至對(duì)于合成位置10的緊密初始陣列也如此。結(jié)果，合成繼續(xù)進(jìn)行不受伸長的納米管22阻礙。
碳納米管22被合成至所需長度，然后通過切除合成位置10并從操作晶片32上取下來收集，以用于形成微電子器件或其他結(jié)構(gòu)，例如用于場效應(yīng)顯示器的發(fā)射體陣列。半導(dǎo)電和導(dǎo)電碳納米管22可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的任何適當(dāng)?shù)姆诸惣夹g(shù)分離。作為選擇，包含碳納米管22的器件結(jié)構(gòu)可直接制作在操作晶片34上，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯然的。
參照?qǐng)D7且按照本發(fā)明的替換實(shí)施例，處于圖2所示的處理方法的階段中的襯底12被第一材料的層40覆蓋，該材料例如是由CVD工藝沉積的多晶硅。層40共形地覆蓋碳納米管22，從而暴露的表面不規(guī)則。
參照?qǐng)D8，層40的表面42采用CMP工藝拋平坦。隨著長碳納米管22的前端24被去除，層40的厚度減少，CMP工藝也可用于使碳納米管22的長度相等。CMP工藝后碳納米管22的統(tǒng)一長度將等于表面42和相對(duì)的種籽墊14的表面之間的層40的厚度。值得一提的是，某些碳納米管22可能在CMP工藝后具有比該相等或統(tǒng)一的長度短的長度，且保持埋沒在表面42下面的層40中。
參照?qǐng)D9，然后采用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝使層40的暴露表面42進(jìn)一步相對(duì)于碳納米管22下凹，該工藝相對(duì)于碳納米管22選擇性地去除層40。作為選擇，可以使用采用適當(dāng)刻蝕溶液的濕法刻蝕工藝，例如對(duì)SiO2采用緩沖氫氟酸(HF)溶液。參照?qǐng)D10，然后第二材料的層44沉積到暴露表面42上。碳納米管22的露出的前端24嵌入層44中。層44是相對(duì)于形成層40的材料選擇性刻蝕且不支持碳納米管合成的任何材料。例如，如果層40是多晶硅，則層44例如可為SiO2，因?yàn)槎嗑Ч柘鄬?duì)于SiO2可采用含氯氣體、含溴氣體、或者其混合物通過RIE工藝被選擇性地刻蝕。
參照?qǐng)D11，諸如硅晶片或金屬晶片的操作晶片46通過本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何傳統(tǒng)技術(shù)與層44粘接。例如，該操作晶片46可采用高溫粘接劑層或通過合適的熱處理與層44粘接。操作晶片46可選擇性地被氧化物覆蓋或被其他層覆蓋(未示出)以協(xié)助粘接。然后，襯底12通過處理釋放層20去除，使得合成位置10、以及層40和44保留在后面，從而操作晶片46提供了必備的機(jī)械支撐。通常，操作晶片46在制造過程中的此階段是倒置的，如圖11所示，然而本發(fā)明不限于此。
參照?qǐng)D12，層40通過對(duì)構(gòu)成層44的材料有選擇性的刻蝕工藝去除，層44作為該刻蝕工藝的刻蝕終止層。該刻蝕工藝也相對(duì)于合成位置10中的材料和碳納米管22選擇性地去除層40。納米管22和相連的合成位置10形成相對(duì)于操作晶片46的水平面基本垂直延伸的結(jié)構(gòu)。由于層40的去除，對(duì)于每個(gè)碳納米管22的根部26、以及每個(gè)根部26與相聯(lián)的種籽墊14間的界面27存在用于納米管生長反應(yīng)物的暢通的氣體通道。
參照?qǐng)D13，半導(dǎo)電碳納米管22的合成通過在相連的種籽墊14的界面27處提供生長反應(yīng)物而再度開始，種籽墊14仍固定于每個(gè)碳納米管22的根部26。生長于在較短碳納米管22的形成過程中起作用的相同的催化劑材料初始界面27處進(jìn)行。隨碳納米管22增長，生長界面27附近的反應(yīng)物流動(dòng)環(huán)境保持恒定且不變。換句話說，隨著碳納米管22增長，至納米管22和相連的種籽墊14之間的界面27的氣體通道不被生長過程阻塞或改變，甚至對(duì)于合成位置10的密集初始陣列也如此，因?yàn)榉N籽墊14隨同伸長的納米管22一起移離操作晶片46。結(jié)果，合成進(jìn)行，不受伸長的納米管22阻礙。碳納米管22被合成至所需長度，然后被收集或結(jié)合到器件結(jié)構(gòu)中。按照本發(fā)明的此實(shí)施例，對(duì)于生長被終止時(shí)的任何長度，碳納米管22具有基本一致的長度分布。
盡管本發(fā)明已經(jīng)通過對(duì)多個(gè)實(shí)施例的描述而得以說明，且盡管這些實(shí)施例被相當(dāng)詳細(xì)地描述，但是申請(qǐng)人并非要將所附權(quán)利要求的范圍約束或以任何方式限制至這樣的細(xì)節(jié)。其它的優(yōu)點(diǎn)和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言易于看出。于是，在更寬的方面上，本發(fā)明因此不限于特定細(xì)節(jié)、代表性設(shè)備和方法、以及所示出和描述的說明性示例。相應(yīng)地，可在不偏離申請(qǐng)人的總體發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍的情況下，對(duì)這些細(xì)節(jié)作出變更。
權(quán)利要求
1.一種批量生長碳納米管的方法，包括在第一襯底攜帶的多個(gè)合成位置上合成多個(gè)碳納米管至第一長度；中斷該多個(gè)碳納米管的合成；由第二襯底支撐該多個(gè)碳納米管中的每一個(gè)的自由端；將該多個(gè)合成位置與該第一襯底分離；以及恢復(fù)該多個(gè)碳納米管在該多個(gè)合成位置處的合成，從而將該多個(gè)碳納米管增長至比該第一長度長的第二長度。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中支撐該自由端包括以具有相對(duì)的第一和第二表面的層覆蓋該多個(gè)合成位置和該多個(gè)碳納米管；粘接該層的該第一表面至該第二襯底；以及使該層的該第二表面凹陷至一深度，該深度足以露出該多個(gè)碳納米管中的每一個(gè)和該多個(gè)合成位置中的相應(yīng)的一個(gè)之間的界面。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其中該多個(gè)碳納米管中的每一個(gè)包括一前端，且使該層凹陷包括限制該層的凹陷，使得該多個(gè)碳納米管中的每一個(gè)的該前端保持埋沒在該層中。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中該多個(gè)合成位置中的每一個(gè)包括可支持碳納米管的該合成的催化劑材料種籽墊。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其中合成該多個(gè)碳納米管包括在該多個(gè)合成位置中的每一個(gè)的該種籽墊和該多個(gè)碳納米管中的相應(yīng)的一個(gè)之間的界面處提供反應(yīng)物。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其中中斷該合成包括停止向該界面處提供該反應(yīng)物。
7.按照權(quán)利要求5的方法，其中恢復(fù)該碳納米管的合成包括將反應(yīng)物提供至該界面處。
8.按照權(quán)利要求3的方法，還包括用一隔離壁圍繞該多個(gè)合成位置中的每一個(gè)的該種籽墊，該隔離壁防止與包含該第一襯底的平面基本平行的納米管合成。
9.按照權(quán)利要求1的方法，其中將該多個(gè)合成位置與該第一襯底分離包括處理位于該第一襯底和該多個(gè)合成位置之間的釋放層，以促進(jìn)該第一襯底的脫落。
10.按照權(quán)利要求1的方法，還包括防止包含該第一襯底的水平面上的橫向納米管合成，使得該多個(gè)碳納米管中的每一個(gè)相對(duì)于包含該第一襯底的該水平面具有基本垂直的取向。
11.按照權(quán)利要求10的方法，其中防止橫向納米管合成包括用阻止橫向納米管合成的隔離壁圍繞該多個(gè)合成位置中的每一個(gè)。
12.按照權(quán)利要求1的方法，其中該多個(gè)合成位置中的每一個(gè)攜帶單個(gè)碳納米管。
13.按照權(quán)利要求1的方法，還包括在該第一襯底上形成該多個(gè)合成位置。
14.按照權(quán)利要求1的方法，其中該多個(gè)合成位置中的每一個(gè)按一定尺寸制造，從而支持該多個(gè)碳納米管中的一個(gè)的合成。
15.按照權(quán)利要求1的方法，其中合成該多個(gè)碳納米管包括在該多個(gè)合成位置處進(jìn)行化學(xué)氣相沉積工藝。
16.按照權(quán)利要求16的方法，其中該多個(gè)合成位置中的每一個(gè)包括能支持該多個(gè)碳納米管的合成的催化劑材料種籽墊。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其中進(jìn)行該化學(xué)氣相沉積工藝包括提供反應(yīng)物至該種籽墊，該反應(yīng)物由該催化劑材料催化，從而合成該多個(gè)碳納米管。
18.按照權(quán)利要求1的方法，其中恢復(fù)該多個(gè)碳納米管的合成包括在該多個(gè)合成位置處進(jìn)行化學(xué)氣相沉積工藝。
19.按照權(quán)利要求18的方法，其中該多個(gè)合成位置中的每一個(gè)包括能支持該多個(gè)碳納米管的合成的催化劑材料種籽墊。
20.按照權(quán)利要求19的方法，其中進(jìn)行該化學(xué)氣相沉積工藝包括提供反應(yīng)物至該種籽墊，該反應(yīng)物由該催化劑材料催化，從而合成該多個(gè)碳納米管。
21.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述多個(gè)碳納米管為多壁碳納米管。
22.按照權(quán)利要求1的方法，其中所述多個(gè)碳納米管具有基本均勻的長度。
23.按照權(quán)利要求1的方法，其中支撐該自由端包括用第一層和第二層覆蓋該多個(gè)合成位置和該多個(gè)碳納米管；粘接該第二層至該第二襯底上；以及相對(duì)于該第二層選擇性地去除該第一層至足夠露出該多個(gè)合成位置的深度。
24.按照權(quán)利要求23的方法，還包括在形成該第二層于該第一層上之前，去除該第一層至足夠露出該多個(gè)碳納米管中的每一個(gè)的自由端的深度，從而該多個(gè)碳納米管中的每一個(gè)的自由端嵌入該第二層中。
25.按照權(quán)利要求24的方法，其中去除該第一層縮短了該多個(gè)碳納米管中的至少一個(gè)的長度。
26.一種結(jié)構(gòu)，包括襯底；多個(gè)碳納米管，均在第一端和第二端之間延伸，該第一端連接所述襯底；以及多個(gè)合成位置，均與該多個(gè)碳納米管中的相應(yīng)的一個(gè)的該第二端連接。
27.按照權(quán)利要求26的結(jié)構(gòu)，其中該多個(gè)合成位置中的每一個(gè)按一定尺寸制造，從而支持單個(gè)碳納米管的合成。
28.按照權(quán)利要求26的結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)碳納米管中的每一個(gè)由該多個(gè)合成位置中的相應(yīng)的一個(gè)攜帶。
29.按照權(quán)利要求26的結(jié)構(gòu)，其中所述襯底還包括覆蓋該多個(gè)合成位置和該多個(gè)碳納米管的層，所述層具有第一表面和第二表面，該第一表面與所述襯底粘合。
30.按照權(quán)利要求29的結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)碳納米管的所述第一端埋在所述層中。
31.按照權(quán)利要求29的結(jié)構(gòu)，其中所述層的所述第二表面被凹陷至足夠露出該多個(gè)合成位置的深度。
32.按照權(quán)利要求26的結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)碳納米管是多壁碳納米管。
33.按照權(quán)利要求26的結(jié)構(gòu)，其中所述多個(gè)碳納米管具有基本均勻的長度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成碳納米管的方法和由此形成的結(jié)構(gòu)。該方法包括在由第一襯底支撐的多個(gè)合成位置上形成碳納米管、中斷納米管合成、安裝每個(gè)碳納米管的自由端至第二襯底上、以及去除第一襯底。每個(gè)碳納米管由一個(gè)合成位置蓋住頂部，生長反應(yīng)物易于進(jìn)入該合成位置。隨著恢復(fù)的納米管合成過程中碳納米管增長，至合成位置的通道保持暢通。
文檔編號(hào)B82B3/00GK1626438SQ20041009048
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月11日
發(fā)明者古川俊治, 馬克·C·黑凱, 史蒂文·J·霍爾姆斯, 戴維·V·霍拉克, 查爾斯·W·科伯格第三, 彼得·H·米切爾, 拉里·A·內(nèi)斯比特 申請(qǐng)人:國際商業(yè)機(jī)器公司