專利名稱：納米器件、包括該納米器件的晶體管、用于制造該納米器件的方法,以及用于制造該晶體 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米器件、包括該納米器件的晶體管、用于制造該納米器件的方法，以及用于制造該晶體管的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種納米器件，其包括通過利用在襯 底上形成的圖樣而成形為在期望位置具有期望形狀的納米管或納米壁，以及涉及包括該納 米器件的晶體管、用于制造該納米器件的方法，以及用于制造該晶體管的方法。
背景技術(shù)：
一種使用自下而上的方法(bottom-up process)來制造納米結(jié)構(gòu)的方法引起很大 的關(guān)注。該納米結(jié)構(gòu)以該自下而上方法生長，使得其具有高晶體結(jié)構(gòu)和低位錯密度。因而， 納米結(jié)構(gòu)的晶體特性優(yōu)于通過使用光刻法自上而下的切割方法形成的納米結(jié)構(gòu)。因此，使 用自下而上方法形成的納米結(jié)構(gòu)具有優(yōu)于通過自上而下切割方法形成的納米結(jié)構(gòu)的電學(xué) 和光學(xué)性質(zhì)。所述納米結(jié)構(gòu)可以是具有零維結(jié)構(gòu)的納米粒子、具有一維結(jié)構(gòu)的納米棒、以及 具有二維結(jié)構(gòu)的納米壁。例如，石墨烯(graphene)(即，碳單層)是二維的納米結(jié)構(gòu)。這里，二維結(jié)構(gòu)具有比納米粒子和納米棒更大的表面積。此外，二維結(jié)構(gòu)的縱橫比 大。因此，對二維結(jié)構(gòu)的控制可以比對一維結(jié)構(gòu)的控制更容易。但是，形成具有期望形狀的 二維納米結(jié)構(gòu)是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題提供了一種納米器件，其通過使用二維納米構(gòu)件而被形成為具有期望位置和期望 形狀，以及提供了包括該納米器件的晶體管。也提供了制造該納米器件的方法，以及制造該 晶體管的方法。技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明的實施方案的納米器件包括襯底、位于襯底上并具有至少一個開口的 掩模層，以及穿過所述開口、沿開口的邊緣形成在襯底上的納米管。所述納米管在與襯底表 面基本垂直的方向延伸穿過該開口。所述襯底可以包括與納米管接觸的第一襯底部分，以及被第一襯底部分包圍的第 二襯底部分。第一襯底部分的表面能可以大于第二襯底部分的表面能，第一襯底部分和第 二襯底部分之間的表面能的差可以是約0. lj/m2至約5J/m2。襯底的晶體結(jié)構(gòu)可以與納米管的晶體結(jié)構(gòu)基本相同。納米管可以包括下述材 料中的至少一種氧化鋅(ZnO)、鋅鎂氧化物(ZnMgO)、鋅鎘氧化物(ZnCdO)、鋅鈹氧化物 (ZnBeO)，以及鋅鎂鈹氧化物(ZnMgBeO)。所述襯底可以包括硅、氧化鋁、砷化鎵、尖晶石、硅、 磷化銦、磷酸鎵、銦鋁化物(indium aluminum)、氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、氧化鋅、氧化鎂、碳 化硅、氧化鈦、石英、硼硅酸玻璃(pyrex)、聚合物，以及金屬。位于基本平行于襯底表面的方 向的納米管的橫截面可以是圓形的或多邊形的，以及所述襯底可以通過空間而暴露在外。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案的納米器件還可以包括位于襯底和掩模層之間的晶種層。 所述納米管可以接觸晶種層。所述晶種層可以包括與納米管接觸的第一晶種層部分，以及 被第一襯底部分包圍的第二晶種層部分。所述晶種層可以包括下述材料中的至少一種硅、 氧化鋁、砷化鎵、尖晶石、硅、磷化銦、磷酸鎵、磷酸鋁、氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、氧化鋅、氧化 鎂、碳化硅以及氧化鈦；納米管包括從氮化鎵和氧化鋅中選出的至少一種材料。所述至少一 個開口可以包括多個開口，且開口之間的距離可以是約IOnm至約 IOOym0所述開口可以具有彼此不同的直徑。所述納米器件可以用于發(fā)光器件或生物傳感
ο根據(jù)本發(fā)明的實施方案的納米器件包括襯底和位于襯底上的掩模層，以及所述掩 模層具有至少一個開口，且一納米壁穿過開口形成在襯底上。所述納米壁可以在與襯底表 面基本垂直的方向延伸穿過所述開口。所述襯底可以包括接觸納米壁的第一襯底部分以及被第一襯底部分包圍的第二 襯底部分。第一襯底部分的表面能可以大于第二襯底部分的表面能，第一襯底部分和第二 襯底部分之間的表面能的差可以是約0. lj/m2至約5J/m2。所述至少一個開口可以包括多個開口。所述多個開口可以包括第一開口和第二開 口，且所述第一開口和第二開口是交叉的。根據(jù)本發(fā)明的實施方案的納米器件還可以包括 位于襯底和掩模層之間的晶種層，以及納米壁可以接觸所述晶種層。所述晶種層可以包括 與納米壁接觸的第一晶種層部分，以及被第一襯底部分包圍的第二晶種層部分。根據(jù)本發(fā)明的晶體管包括源電極；位于源電極上并具有至少一個開口的掩模 層；多個納米管，其穿過所述開口沿所述開口的邊緣在源電極上形成，并在與源電極的表面 基本垂直的方向上延伸穿過開口 ；絕緣層，其形成在多個納米管之間；介電層，其覆蓋了絕 緣層的上部以及納米管的表面；柵電極，其形成在納米管內(nèi)以覆蓋介電層；以及位于柵電 極上的漏電極。源電極可以包括接觸多個納米管的第一源電極部分，以及被第一源電極部分包圍 的第二源電極部分。第一源電極部分的表面能可以大于第二源電極部分的表面能，第一源 電極部分和第二源電極部分之間的表面能的差可以是約0. lj/m2至約5J/m2。制造根據(jù)本發(fā)明的實施方案的納米器件的方法包括提供襯底；在襯底上形成掩 模層，該掩模層具有至少一個開口 ；以及允許納米管沿開口的邊緣穿過開口在襯底上生長。 納米管可以在與襯底表面基本平行的方向生長。為使得納米管能夠生長，所述襯底可以包括第一襯底部分，與該第一襯底部分接 觸的納米管從該第一襯底部分生長，以及包括被第一襯底部分包圍的第二襯底部分。第一 襯底部分的表面能可以大于第二襯底部分的表面能，第一襯底部分和第二襯底部分之間的 表面能的差可以是約0. lj/m2至約5J/m2。制造根據(jù)本發(fā)明的實施方案的納米器件的方法，還可以包括在襯底和掩模層之間 形成晶種層，以及納米管可以直接在晶種層上生長。為使得納米管能夠生長，晶種層可以包 括第一襯底部分，與該第一襯底部分接觸的納米管從該第一襯底部分生長，以及包括被第 一襯底部分包圍的第二襯底部分。制造根據(jù)本發(fā)明的實施方案的納米器件的方法，包括在襯底上形成具有至少一 個線性開口的掩模層，以及允許納米壁穿過所述開口在襯底上生長。所述納米壁可以在與襯底表面基本垂直的方向上生長。為允許納米管生長，所述襯底可以包括第一襯底部分，與該第一襯底部分接觸的 納米管從該第一襯底部分生長，以及包括被第一襯底部分包圍的第二襯底部分。第一襯底 部分的表面能可以大于第二襯底部分的表面能，第一襯底部分和第二襯底部分之間的表面 能的差可以是約0. lj/m2至約5J/m2。制造根據(jù)本發(fā)明的實施方案的納米器件的方法，還包括在襯底和掩模層之間形成 晶種層，以及納米壁可以直接在晶種層上生長。所述晶種層可以包括第一晶種層部分，與該 第一晶種層部分接觸的納米管從該第一晶種層部分生長，以及包括被第一晶種層部分包圍 的第二晶種層部分。制造根據(jù)本發(fā)明的實施方案的晶體管的方法，包括提供源電極；在源電極上形 成掩模層，所述掩模層具有至少一個開口 ；允許多個納米管沿所述開口的邊緣穿過開口而 生長；在所述多個納米管之間形成絕緣薄膜；形成介電層以覆蓋該絕緣層的上部分以及納 米管的表面；通過用介電層覆蓋納米管的內(nèi)部而形成柵電極；以及在柵電極上形成漏電 極。納米管可以在與襯底的表面基本垂直的方向生長。所述襯底可以包括第一襯底部分，與該第一襯底部分接觸的納米管從該第一襯底 部分生長，以及包括被第一襯底部分包圍的第二襯底部分。第一襯底部分的表面能可以 大于第二襯底部分的表面能，第一襯底部分和第二襯底部分之間的表面能的差可以是約 0. lj/m2 至約 5J/m2。制造根據(jù)本發(fā)明的實施方案的晶體管的方法，還包括在襯底和掩模層之間形成晶 種層，所述納米管可以直接在晶種層上形成。為允許納米管生長，所述晶種層可以包括第一 晶種層部分，與該第一晶種層部分接觸的納米管從該第一晶種層部分生長，以及包括被第 一晶種層部分包圍的第二晶種層部分。


圖1是示意性圖示了包括根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的納米器件的晶體管的局 剖立體圖。圖2是圖示了用于制造圖1中的晶體管的方法的流程圖。圖3至13示意性圖示了用于制造圖1的晶體管的方法的每一步驟的過程。圖14示意性圖示了包括根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的納米器件的發(fā)光器件。圖15示意性圖示了包括根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的納米器件的生物傳感器。圖16示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的納米器件。圖17示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案的納米器件。圖18示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案的納米器件。圖19示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的第五實施方案的納米器件。圖20是掃描電子顯微圖像，其示出了穿過掩模層暴露在外的晶種層的期望圖樣。圖21和圖22分別是在圖20的晶種層上形成的納米管的平面掃描電子顯微圖像 和立體掃描電子顯微圖像。圖23是高分辨率束 加速器的X射線衍射圖表，其圖示了晶種層和納米管的外延 (epitaxy)關(guān)系。
圖24是對應(yīng)于圖23中的X射線衍射圖表中XXIV部分的X射線衍射峰值的放大 部分圖25示出了方位角(Φ)掃描衍射強度，其圖示了晶種層和納米管之間的外延關(guān)系。圖26至28是納米管的透射電子顯微鏡分析圖像。圖29是由低溫和室溫的光致發(fā)光光譜測量形成的光致發(fā)光光譜圖。圖30示出了室溫光致發(fā)光光譜的結(jié)果。圖31至34是立體掃描電子顯微圖像，其圖示了具有2. 4 μ m、1. 6 μ m、1. 2 μ m以及 0.8μπ 的受控間隔的納米管。圖35至38是平面掃描電子顯微圖像，其圖示了具有2. 4 μ m、1. 6 μ m、1. 2 μ m以及 0.8μπ 的受控間隔納米管。圖39至42是立體掃描電子顯微圖像，其圖示了具有200nm、400nm、600nm以及 SOOnm的受控直徑的納米管。圖43至46是平面掃描電子顯微圖像，其圖示了具有200nm、400nm、600nm以及 SOOnm的受控直徑的納米管。圖47至48分別是形成為“P0STECH”形狀的納米器件的平面掃描電子顯微圖像以 及立體掃描電子顯微圖像圖49圖示了當向發(fā)光器件施加電場時，從發(fā)光器件發(fā)出的電流密度。圖50是示出了圖49的Fowler-Nordheim轉(zhuǎn)換圖表的圖表。圖51示出了包括具有約6 μ m的間隔的納米管的發(fā)光器件的發(fā)射電流密度的穩(wěn)定性。圖52和圖53分別是在暗室和具有照明的室內(nèi)拍攝的發(fā)光器件的發(fā)光圖像。
具體實施例方式應(yīng)理解的是，當一個元件被稱為在另一個元件之“上”時，它可以直接在另一元件 之上，或者它們之間也可能存在居間元件。相反，如果一個元素被為“直接”在另一元素之 “上”時，它們之間則不存在居間元件。應(yīng)理解的是，雖然術(shù)語第一、第二、第三以及其它可以在本說明書中用于描述各種 元件、部件、區(qū)域、層，和/或截面，但這些元件、部件、區(qū)域、層，和/或截面不應(yīng)被這些術(shù)語 所局限。這些術(shù)語僅用于將一個元件、部件、區(qū)域、層，和/或截面與另一元件、部件、區(qū)域、 層，和/或截面區(qū)分開來。因此，下述的第一元件、部件、區(qū)域、層，和/或截面可以被稱為第 二元件、部件、區(qū)域、層，和/或截面，而不背離本發(fā)明的教導(dǎo)。本說明書中使用的術(shù)語詞匯僅用于描述具體實施方案的目的，并不意在限制本發(fā) 明。如本說明書中所述，單數(shù)形式的“一” “一個”和“該”意在一并包括復(fù)數(shù)形式，除非上下 文清晰地表示有其它含義。還應(yīng)理解的是，術(shù)語“包括”和/或“包括……的”或“包含”和 /或“包含……的”用于本說明書時，明確了所述特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件和/或部 件的存在，但并不排除一個或多個其他特征、區(qū)域、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其結(jié) 合的存在或添附。空間相關(guān)的術(shù)語，諸如，“之下”、“以下”、“下”、“之上”、“上”、“在……上”以及類似的術(shù)語，在這里可以用于便于描述，以描述如附圖中所示的一個元件或特征與另一元件或 特征的關(guān)系。應(yīng)理解的是，所述空間相關(guān)的術(shù)語意在包括除了包括附圖中描述的方位之外， 還包括器件在使用或操作中的其他方位。例如，如果圖中的裝置被顛倒過來，被描述為在其 他元件或特征“之下”或“以下”的元件將被定向為在該其他元件或特征“之上”。因此，示 例性術(shù)語“之下”可以既包括之上的也包括之下的方位。器件也可以以其他方式被旋轉(zhuǎn)90 度取向或在其他方位上，那么這里使 用的空間相關(guān)的描述詞語將被相應(yīng)地解釋。本說明書中使用的所有術(shù)語——包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語——具有與本發(fā)明所屬領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員所理解的通常含義相同的含義。還應(yīng)理解的是，這些術(shù)語——諸如在通 用詞典中定義的術(shù)語——應(yīng)被解釋為具有與它們在相關(guān)領(lǐng)域的文本中以及本公開內(nèi)容中 的含義相一致的含義，且除非在本說明書中明文定義，不應(yīng)被解釋為理想化的或過于正式 的含義。在本說明書中參照示意性圖示了理想化的本發(fā)明的實施方案的立體圖描述了實 施方案。同樣，由于例如制造技術(shù)和/或公差產(chǎn)生所述圖示在形狀上的改變都是可以預(yù)期 的。因此，實施方案不應(yīng)被解釋為局限于本說明書中圖解的區(qū)域的特定形狀，而是包括形狀 的偏差例如由于制造原因產(chǎn)生的形狀偏差。例如，圖示或描述為平坦的區(qū)域通?？赡芫哂?粗糙和/或非線性的特性。此外，圖示的尖角可以是成圓形的。因此，附圖中圖示的區(qū)域是 示意性質(zhì)的，且它們的形狀并不意在圖示區(qū)域的精確形狀，且并不意在限制本發(fā)明的范圍?！凹{米”在本說明書中表示納米級的。此外，“納米管”在本說明書中表示具有空心 的納米級結(jié)構(gòu)，以及“納米壁”表示具有壁形狀的納米級結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的實施方案參照圖1至19在下文闡釋。這些實施方案僅用于闡釋本發(fā)明， 而非限制本發(fā)明。圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的納米器件的晶體管1000。此外， 圖1是圖示了晶體管1000的局剖立體圖。圖1中示出的納米器件100小至納米級。因此， 納米器件100被放大了，以在圖1中示出。雖然圖1中納米器件100的數(shù)量是四個，圖1中 示出的實施方案僅用于闡釋本發(fā)明，本發(fā)明并不限于該圖。因此，晶體管1000可以包括多 個納米器件。如圖1所示的，晶體管1000包括納米器件100、絕緣體60、漏電極70，介電層80， 以及柵電極90。這里，納米器件100包括襯底10、掩模層40，以及納米管50。襯底10充當 了源電極。襯底10可以包括氮化鎵、氧化鋅、單晶藍寶石、砷化鎵、尖晶石、硅、碳化硅、磷化 銦、石英或硼硅酸玻璃(pyrex)。在使用單晶硅、石英或硼硅酸玻璃形成襯底10的情況下， 襯底10的尺寸可以增大。因此，可以節(jié)省形成納米器件100所需的成本。特別地，假如使 用單晶硅襯底，襯底10的導(dǎo)電性可以被有效地控制。因此，可以制造各種器件。此外，襯底 10被圖樣化以在一個晶體管1000上形成一個源電極。因此，施加至晶體管1000的每一源 電極的電壓可以被控制，因為源電極彼此是電絕緣的。掩模層40位于襯底10上。通過使用蝕刻方法，開口 401被形成為穿過掩模層40。 納米管50沿開口 401的邊緣形成，并沿基本垂直于襯底10的表面101的方向沿伸。S卩，納 米管50沿X軸的方向延伸。納米管50的直徑和形狀可以被控制。襯底10的表面101可以包括第一襯底部分1011以及第二襯底部分1013，且第一襯底部分1011可以與納米管50接觸。第二襯底部分1013可以不與納米管50接觸。第二 襯底部分1013被第一襯底部分1011包圍。這里，第一襯底部分1011的表面能相對大于第 二襯底部分1013的表面能。因此，納米管50被直接形成在第一襯底部分1011上，并可以 不被形成在第二襯底部分1013上。第一襯底部分1011和第二襯底部分1013之間的表面 能之差取決于其表面曲率半徑。第一襯底部分1011可以具有十分小的半徑曲率半徑，因為 第一襯底部分1011接觸掩模層40，而另一方面，第二襯底部分1013是襯底的表面，因此第 二襯底部分1013的曲率半徑是無限大的。因此，第二襯底部分1013的表面能小于第一襯 底部分的表面能。由于該能量上的差距，納米壁或納米管可以沿對應(yīng)于襯底10和開口 401 之間的邊界的第一襯底部分1011生長。 這里，第一襯底部分1011和第二襯底部分1013之間的表面能的差可以是約0. IJ/ m2至約5J/m2。如果第一和第二襯底部分1011和1013之間的表面能之差過低或過高，納米 管或納米壁可能不能生長。納米管50可以使用氧化鋅(ZnO)、氧化鋅鎂(ZnMgO)、氧化鋅鎘(ZnCdO)、氧化鋅鈹 (ZnBeO)或氧化鋅鈹鎂(ZnMgBeO)形成。如果襯底10使用氮化鎵形成，納米管50可以使用氧化鋅形成?；蛘?，襯底10和 納米管50可以使用氧化鋅形成，以及或者，襯底10和納米管50可以使用氮化鎵形成。如 果納米管50在襯底10上外延地生長，可以不在襯底10上形成晶種層。納米管50可以通 過使用金屬有機化學(xué)氣相淀積(MOCVD)法沉積在襯底10上。絕緣體60形成在多個納米管50之間。因此，納米器件100彼此電絕緣。此外，絕 緣體60可以位于充當源電極的襯底10和漏電極70之間，以使襯底10可以與漏電極70絕 緣。因此，納米器件100的操作可以被分別控制。漏電極70位于納米管50和絕緣體60之 上，介電層80形成在漏電極70和納米管50的內(nèi)側(cè)面，以及介電層80可以將襯底10與柵 電極90電絕緣。此外，介電層80可以將漏電極70與柵電極90電絕緣。在圖1中的晶體管1000與電源聯(lián)接的情況下，電極可以從充當源電極的襯底10 流到漏電極70。在通過向柵電極90施加電壓而在納米管50處產(chǎn)生電場的情況下，通道的 電阻可以被改變。因此，可以控制多個載流子的流動。圖1中的納米管50在X軸方向上延伸，以具有相對大的柵極區(qū)域。從而可以制造 具有相對大的開關(guān)功能的晶體管1000。在下文中，將結(jié)合圖2至13闡釋制造晶體管1000 的方法。圖2圖示了用于制造圖1中的晶體管的方法的流程圖，而圖3至13示意性圖示了 用于制造圖1的晶體管的方法的各個步驟的過程。在下文中，將參照圖3至13，闡釋圖2中 圖示的每一步驟。如圖2所示，在步驟10中提供了襯底10。在襯底10上可以形成晶種層。如圖3 所示，襯底10的表面101可以基本垂直于X軸的方向。之后，在圖2的步驟20中，掩模層40形成在襯底10上。掩模層40可以包括非晶 的二氧化硅或氮化硅。如圖4所示，可以使用等離子體增強化學(xué)氣相淀積(PECVD)法將掩 模層40形成在襯底的表面101上。掩模層40的厚度可以是約IOnm至約300nm。在圖2的步驟30中，在掩模層40上形成光致抗蝕劑層45。該光致抗蝕劑層45可 以使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成。如圖5所示，使用旋涂方法，用光致抗蝕劑材料涂覆掩模層40。光致抗蝕劑材料接著被烘烤以形成光致抗蝕劑層45。在圖2的步驟40中，通過向光致抗蝕劑層45提供光線或電子束，形成圖樣。如圖6所示，所述光線或電子束被提供給光致抗蝕劑層45，使得可以形成具有期望形狀的圖樣。在圖2的步驟50中，通過使用顯影劑蝕刻光致抗蝕劑層45，使得光致抗蝕劑層45 的被暴露在光線或電子束下的部分被選擇性地去除。因此，如圖7所示，掩模層40可以穿 過圖樣被暴露。在圖2的步驟60中，掩模層40接著被蝕刻，以形成開口 401，它也可以使用等離子 體被物理蝕刻。或者，掩模層40可以使用化學(xué)溶液被化學(xué)蝕刻。光致抗蝕層45接著通過 有機溶液被去除。因此，如圖8所示，襯底10可以通過掩模40的開口 401被暴露。在圖2的步驟70中，通過在反應(yīng)器中提供反應(yīng)前體，在開口 401中形成納米管50。 通過在掩模層40上進行金屬有機化學(xué)氣相淀積，納米管50僅被形成在開口 401上。二乙基鋅(DEZn)和氧氣(O2)可以用作反應(yīng)前體。在提供反應(yīng)前體時，在一側(cè)通 過載氣傳送DEZn，并從另一側(cè)注入氧氣。因此，如圖9所示，沿開口 401的邊緣可形成納米 管，該納米管包括由TMGa中的Ga和氨(NH3)的氮(N)之間的反應(yīng)形成的GaN。在圖2的步驟80中，多個納米管50之間形成了絕緣體60。也即，如圖10所示，納 米管50可以通過絕緣體60彼此電絕緣。此外，絕緣體60可以使充當源電極的襯底10與 漏電極70絕緣。絕緣體60可以使用非導(dǎo)電材料形成。在圖2的步驟90中，漏電極70形成在絕緣體60和納米管50上。如圖11所示， 漏電極70通過傾斜旋轉(zhuǎn)淀積方法形成。圖11中的放大圓圖示了在χ軸方向沿圓形虛線截 取的橫截面，且如圖11的放大圓所示，漏電極50可以僅形成在納米管50之上。在圖2的步驟100中，介電層80形成在漏電極70上和納米管50內(nèi)。圖12中的 放大圓圖示了在χ軸方向沿圓形虛線截取的截面圖。如圖12中的放大圓所示，介電層80 被形成在漏電極70上和形成在納米管50的內(nèi)表面。介電層80形成在納米管50的整個內(nèi) 表面上，此外，介電層80可以使漏電極70與柵電極90絕緣。在圖2的步驟110中，柵電極90形成在納米管50之內(nèi)。如圖13所示，通過形成 柵電極90，可以制造晶體管1000。圖13的放大圓是在χ軸方向沿圓形虛線截取的截面圖， 且如圖13的放大圓所示，可以使用柵電極90和漏電極70形成晶體管。如果將電源連接至 襯底10，則多個載流子被提供通過襯底10，且所述載流子朝向漏電極70流動。通過向柵電 極90施加的電壓，可以控制源電極和漏電極70之間的載流子流。圖14示意性圖示了發(fā)光器件2000，其包括根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的納米器 件100。圖14中的發(fā)光器件2000的結(jié)構(gòu)與圖1中的晶體管1000的結(jié)構(gòu)基本相同，因此相 同的參考數(shù)字將用于指代與第一實施方案中描述過的部分相同或相似的部分，并省略進一 步的解釋。如圖14所示，絕緣體60形成在多個納米管50之間。電極50形成在多個納米管 50之上，使得電極12可以接觸多個納米管50。因此，如果被連接至電極12和襯底10的電 源14提供電壓，可以從納米管50發(fā)光。電子通過沿χ軸方向延伸的納米管50傳輸，因此 可以使傳輸效率優(yōu)良。納米管50包括外面501和內(nèi)面503，因此納米管50的面積可以較大。因此，當具 有不同類型結(jié)構(gòu)或量子阱結(jié)構(gòu)的發(fā)光層形成在納米管50的表面時，由于發(fā)光層的加大的面積，發(fā)光效率可以十分高。此外，納米管50的下端部505僅與襯底10接觸，因此接觸面 積可以是十分小的。因此，雖然向發(fā)光器件2000施加相同電壓，電流密度可以增加。因此， 可以利用相對較小量的電力使得發(fā)光最大化此外，發(fā)光器件2000的電力消耗相對較小，因此發(fā)光器件2000的能量效率可以相
對較高。可以使用上述方法形成發(fā)光二極管。圖15示意性地圖示了生物傳感器3000，其包括根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的納 米器件100。如圖15所示，與預(yù)定的酶發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)材料16可以形成在納米管50的外面 501上。反應(yīng)材料16可以與酶發(fā)生反應(yīng)，以引起納米管50的電壓改變。形成在納米管50 上的電極12和襯底10被連接至顯示部分18，使得納米管50的電壓變化顯示在該顯示部分 18?？梢砸陨鲜龅姆绞街圃爝x擇性地與預(yù)定的酶發(fā)生反應(yīng)的生物傳感器3000。納米管50 具有寬的表面積，因而檢測效率較高，因此，納米管50可以適合于生物傳感器3000。圖16示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的納米器件200。圖16的放大圓 是納米器件200的內(nèi)部的截面圖。圖16中的納米器件200的結(jié)構(gòu)與圖1中的晶體管1000 包括的納米器件100的結(jié)構(gòu)基本相同，因此相同的參考數(shù)字將被用于指代與第一實施方案 中描述過的部分相同或相似的部分，并省略進一步的解釋。如圖16所示，納米器件200包括襯底10、緩沖層20、晶種層30、掩模層40以及納 米管52。具有(111)晶面的單晶硅襯底可以用作襯底111。可以通過使用各種材料來形成襯底10，以便控制控制晶種層30的結(jié)晶特性、或以 便不使用緩沖層20或晶種層30。襯底10可以具有基本平行于x-y平面方向的表面101。緩沖層20形成在襯底10上。緩沖層20可以降低由于在襯底10和在緩沖層20 上直接形成的晶種層之間的晶格常數(shù)之差引起的應(yīng)力。例如，緩沖層20可以使用氮化鋁形 成。晶種層30可以形成在緩沖層20上。晶種層30可以使用以下方法形成化 學(xué)氣相淀積(CVD)、金屬有機化學(xué)氣相淀積(M0CVD)、濺鍍法(sputtering)、電子束法、 電子束蒸發(fā)法、熱蒸發(fā)法、脈沖激光淀積法、分子束外延法、化學(xué)束蒸發(fā)法、熱液合成法 (hydrothermalsynthesis)以及類似方法。例如，晶種層30可以是使用氮化鎵形成的外延薄膜。掩模層40和光致抗蝕劑層(未示出)通過使用與圖2中示出的基本相同的方法形 成在晶種層30上，并接著被蝕刻。因此，具有矩形形狀的開口 402可以在掩模層40形成。 在形成開口 402之后，去除光致抗蝕劑層(未示出)。掩模層40可以通過淀積二氧化硅形 成，掩模層40的厚度可以是約幾納米到幾十微米。掩模層40可以使用能夠使得納米管52 生長的材料形成。此后，反應(yīng)前體被注入反應(yīng)器，使得在χ軸方向延伸的納米管52可以穿過開口 402 形成。二乙基鋅(DEZn)和氧氣(O2)可以作為反應(yīng)前體注入反應(yīng)器。DEZn充當了鋅源，使 得包含通過鋅和氧氣(O2)之間的反應(yīng)而形成的氧化鋅的納米管52可以在晶種層30上形 成。納米管52可以選擇性地在晶種層30的預(yù)定部分上生長。各向異性的表面能可以用于 使得納米管52能夠從晶種層30的預(yù)定部分生長。因此，納米管52可以垂直于襯底10的 表面101生長。
氮化鎵和氧化鋅具有基本相同的晶體結(jié)構(gòu)。氧化鋅的丨ioi G丨晶面和丨1120丨晶面 的表面能低于氧化鋅的{0001}晶面的表面能。因此，導(dǎo)致了包括氧化鋅的纖鋅礦的非催化 生長，因為纖鋅礦的晶體結(jié)構(gòu)具有相對大的表面能的各向異性性質(zhì)。表面能的各向異性性 質(zhì)可以允許包括氧化鋅的納米管52在W001]方向生長。包括在晶種層30中的氮化鎵和 包括在納米管52之內(nèi)的氧化鋅具有基本相同的晶體結(jié)構(gòu)。此外，氮化鎵和氧化鋅之間的晶 格常數(shù)差別相對較小，約1.9%。因此，具有單晶性質(zhì)的納米器件可以通過高品質(zhì)外延的生 長形成?？梢孕纬删哂邪壍木ХN層和包含氧化鋅的納米管52的納米器件。上述 的實施方案僅是闡釋本發(fā)明而并不限制本發(fā)明。因此，晶種層和納米管可以使用不同材料 形成。上述納米管包括納米壁，因此所述納米管可以被稱為納米壁。納米管52從晶種層30外延地生長，使得納米管52可以在χ軸方向延伸。因此， 納米管52可以被晶種層30剛性支持，也因此，納米管52可以被穩(wěn)定地制造。納米管52沿 開口 402的邊緣形成在晶種層30上，因此納米管52可以具有矩形形狀。如圖16的放大圓所示，納米管52可以在晶種層30上生長。納米管52的外側(cè)表 面接觸掩模層402。穿過開口 402暴露的晶種層30可以包括第一晶種層部分301以及第二 晶種層部分303。這里，第一晶種層部分301對應(yīng)于直接位于納米管52之下的部分，并與掩 模層40相鄰。此外，第二晶種層部分303對應(yīng)于被第一晶種層部分301圍繞的部分。第一晶種層部分301相鄰于掩模層40，因此第一晶種層部分301的表面能大于第 二晶種層部分303的表面能，因為開口 402具有至少一個側(cè)面。因此，納米管52僅形成在 具有高表面能的第一晶種層部分301上。圖17示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案的納米器件300。圖17中的納米 器件300的結(jié)構(gòu)與圖16中的納米器件200的結(jié)構(gòu)基本相同，因此相同的參考數(shù)字將用于指 代與第一實施方案中描述過的部分相同或相似的部分，并省略進一步的解釋。如圖17所示，形成了具有三棱柱形狀的納米管53。當開口 403被形成為三角形 時，納米管53可以沿開口 403的邊緣生長。因此，可以形成具有三棱柱形狀的多個納米管 53。如上所述，將開口形成為具有圓形或多邊形，從而形成具有期望形狀的納米管。所 述具有期望形狀的納米管可以用于各種器件中。納米管之間的間隔也可以被調(diào)整，以使納 米管可以用于各種器件。相反，常規(guī)納米管的形狀和位置是不可以被控制的，因此，限制了常規(guī)納米管用于 各種器件。另一方面，上述問題可以得到解決，因為根據(jù)本發(fā)明的納米管的形狀和位置是可 以控制的。圖18示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案的納米器件400。圖18中的納米 器件400除納米壁54外，與圖16中的納米器件200基本相同。因此相同的參考數(shù)字將用 于指代與第一實施方案中描述過的部分相同或相似的部分，并省略進一步的解釋。如圖18所示，在將掩模層40形成在晶種層上之后，將線性開口 404形成在掩模層 40。因此，當使用金屬有機化學(xué)氣相淀積時，納米壁54可以僅穿過開口 404形成。因此，納 米壁54可以被有效地形成。這里，開口 404具有“X”形狀，使得可以形成具有“X”形狀的 納米壁。
圖19示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的第五實施方案的納米器件500。圖19中的納米器件500除納米壁55外，與圖18中的納米器件400基本相同。因此相同的參考數(shù)字將用 于指代與第一實施方案中描述過的部分相同或相似的部分，并省略進一步的解釋。如圖19所示，開口 405可以被線性形成為具有波形形狀，以使得可以形成具有波 形形狀的納米壁55。因此開口 405的形狀可以根據(jù)需要受到控制，以形成具有各種形狀的 納米壁55。此外，納米壁55的位置可以根據(jù)需要受到控制，因此納米壁55之間的間隔可以 根據(jù)需要受到控制。相反，常規(guī)納米壁的形狀和位置不可以被控制，因此，限制了常規(guī)納米壁55用于 各種器件。另一方面，上述問題可以得到解決，因為根據(jù)本發(fā)明的納米壁的形狀和位置是可 以控制的。在下文中將參照實施例更充分地描述本發(fā)明。這些實施例僅用于闡釋本發(fā)明，而 非限制本發(fā)明。實施例1通過使用氮化鎵，在單晶硅襯底上形成晶種層。為了使用金屬有機化學(xué)氣相淀積 (MOCVD)來形成包括氮化鎵的外延晶種層，包括氮化鋁的緩沖層被形成為約IOnm至約50nm 的厚度。接著在緩沖層上形成晶種層。非晶的二氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiNx)被淀積在晶種層上，以形成圖樣化晶種 層所需要的掩模層。在這一情況下，使用等離子體增強化學(xué)氣相淀積。因此，在晶種層上形 成了厚度為約20nm至約30nm的掩模層。使用旋涂方法，將光敏樹脂涂覆在掩模層上，并接 著進行烘焙。光敏樹脂是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在掩模層上形成光敏樹脂之后，加熱該光敏樹脂。光敏樹脂被暴露至光線或電子 束以形成期望的圖樣。隨后，光敏樹脂被顯影劑顯影，以使得光敏樹脂的被暴露至光線或電 子束的部分被去除。因此，掩模層被部分暴露。通過使用作為掩模圖樣的光敏樹脂的圖樣， 蝕刻掩模層的暴露部分，從而使得晶種層被部分暴露，接著使用有機溶液去除光敏樹脂。圖20是掃描電子顯微圖像，其示出了穿過掩模層暴露在外的晶種層的期望圖樣。 黑色部分標識掩模層，而灰色部分表示晶種層。如圖20所示，具有三角形、矩形以及圓形的形狀的晶種層穿過由黑色部分表示的 掩模層的開口被暴露出來。因此形成具有不同尺寸的三角形、矩形以及圓形的形狀的晶種 層。此后，使用金屬有機化學(xué)氣相淀積(MOCVD)法，在晶種層上形成包括氧化鋅的納米管。圖21和22分別是在圖20中的晶種層上形成的納米管的平面掃描電子顯微圖像 和立體掃描電子顯微圖像。如圖21和圖22所示，沿開口的邊緣形成具有三角形、矩形以及 圓形形狀的納米管。通過控制開口的尺寸，形成不同尺寸的具有三角形、矩形和圓形形狀的 納米管。因此，根據(jù)實施例1根據(jù)需要控制納米管的尺寸。圖23至25是高分辨率束加速器的X射線衍射圖表，其圖示了晶種層和納米管之 間的外延關(guān)系。這里，使用約1.54埃的單色光作為X射線。如圖23所示，分析了根據(jù)ω-2θ衍射掃描的X射線強度。在這一情況下，(111) 方向的峰值被顯示為在含硅襯底處，(0002)方向的峰值被顯示為在含氮化鋁的緩沖層處。 (0004)晶面的峰值被顯示為在含氮化鎵(GaN)的晶種層以及含氧化鋅(ZnO)的納米管處。 因此，晶種層和納米管基本沿同一方向被布置。
圖24是對應(yīng)于圖23的X射線衍射圖表的XXIV部分的X射線衍射峰值的放大部 分的圖表。如圖24所示，含氮化鎵(GaN)的晶種層的峰值與含氧化鋅(ZnO)的納米管的峰 值是分離的。
圖25示出了方位角(Φ)掃描衍射強度，圖示了晶種層和納米管之間的外延關(guān)系。如圖25所示，當方位角從含氮化鎵的晶種層的(1012)衍射峰值旋轉(zhuǎn)約360°
時，可以觀察到對應(yīng)于的六個峰值。當方位角從納米管的(1012)衍射峰值旋轉(zhuǎn)約
360°時，在基本相同的Φ位置觀察到衍射峰值。這是因為納米管外延地在晶種層上生長。圖26至28是納米管的透射電子顯微鏡分析圖像。圖26是納米管的透射電子顯 微鏡圖像，圖27是納米管的電子衍射圖樣的透射電子顯微鏡分析圖像，以及圖28是放大的 高分辨率透射電子顯微鏡圖像。如圖26所示，納米管沿預(yù)定方向以約15nm的相對均勻的厚度生長為。此外，圖27 中的納米管的電子衍射圖樣示出了規(guī)則衍射圖樣，作為圖26中獲得的衍射圖樣。因此，所 生長的納米管被證明為單晶的。圖27示出了晶面的代表性衍射圖樣。圖26和圖27示出 了具有單晶的納米管
在晶向上生長。如圖28所示，在納米管中未發(fā)現(xiàn)位錯或堆垛 層錯。因此所制造的納米管不具有晶體缺陷。圖29是由低溫和室溫光致發(fā)光光譜測量形成的光致發(fā)光光譜圖表。這里，低溫是 約 10K。如圖29所示，在約IOK的溫度下的低溫光致發(fā)光光譜中，主峰值在以下光子能的 位置觀測到3. 29eV(圖 30)、3. 317eV、3. 358eV 以及 3. 451eV。這里，約3. 29eV和3. 317eV的發(fā)光峰值對應(yīng)于施主-受主對的躍遷 (donor-acceptor pair transition)引起的發(fā)光。此外，3. 358eV的發(fā)光峰值對應(yīng)于與包 括氧化鋅的納米管的中性施主結(jié)合的激子的引起的發(fā)光。約3. 451eV的發(fā)光峰值對應(yīng)于與 包括氮化鎵的晶種層的中性施主結(jié)合的激子的引起的發(fā)光。雖然包括了氧化鋅的納米管的發(fā)光有效體積是包括氮化鎵的晶種層的發(fā)光有效 體積的約7/1000，但是納米管的發(fā)光強度更高。這是因為，包括高純度的單晶的高質(zhì)量納米 管通過使用高純度前體和氣體的非催化金屬有機化學(xué)氣相淀積(MOCVD)法形成。圖30是室溫光致發(fā)光光譜的結(jié)果。在約3.29eV觀察到NBE (近帶邊發(fā)光)。此 夕卜，未觀察到由晶體缺陷導(dǎo)致的在約2. 2eV處的發(fā)光。因此，證實了納米管的優(yōu)良的晶體性 能。實施例2通過與實施例1基本相同的過程形成多個納米管。開口之間的間隔在實施例2中 得到控制，以及實施例2中開口之間的間隔被控制的間隔為2.4μπι、1.6μπι、1.2μπι以及 0. 8 μ m，從而形成多個具有圓形截面的納米管。圖31至34是立體掃描電子顯微圖像，其圖示了具有2. 4 μ m、1. 6 μ m、1. 2 μ m以及 0. 8 μ m的受控間隔的納米管。此外，圖35至圖38是平面掃描電子顯微圖像，其圖示了具有 2. 4μπι、1. 6μπι、1. 2μπι以及0. 8 μ m的受控間隔的納米管。因此，圖31對應(yīng)于圖35，圖32 對應(yīng)于圖36，圖33對應(yīng)于圖37，以及圖34對應(yīng)于圖38。如圖31至38所示，在實施例2中，納米管的間隔根據(jù)需要受到控制控。因此，通 過規(guī)律地布置多個納米管，可以形成高度集成的納米器件。
實施例3實施例3中的納米管的直徑是受控的。該受控直徑為約200nm、400nm、600nm以及 800nm。因此，多個具有不同的直徑的納米管被形成為具有圓形截面圖39-42是立體掃描電子顯微圖像，其圖示了具有200nm、400nm、600nm以及800nm 的受控直徑的納米管。此外，圖43至圖46是平面掃描電子顯微圖像，其圖示具有200nm、 400nm、600nm以及800nm的受控直徑的納米管。因此，圖39對應(yīng)于圖43，圖40對應(yīng)于圖 44，圖41對應(yīng)于圖45，以及圖42對應(yīng)于圖46。如圖39至42所示，在實施例3中，納米管的直徑根據(jù)需要受到控制。因此，通過 控制多個納米管的直徑，可以形成高度集成的納米器件。實施例4通過與實施例1基本相同的過程，制造納米器件。不過，開口被形成為線性形狀或 彎曲線性形狀，從而在晶種層上形成納米壁。圖47至48分別是形成為“P0STECH”形狀的納米器件的平面掃描電子顯微圖像以 及立體掃描電子顯微圖像。如圖47和圖48所示，通過形成具有各種線性形狀的開口，形成 具有期望形狀的納米壁。因此，納米壁的位置和形狀在實施例4中根據(jù)期望受到控制。實施例5通過與實施例1至3基本相同的方法，制造納米器件。在具有800 μ m XSOOymR 寸的襯底上形成多個具有約2. 8 μ m的長度以及約200 μ m的直徑的納米管。這里，分別通 過納米管之間的例如1 μ m、2 μ m、3 μ m、6 μ m、9 μ m以及12 μ m的固定間隔，形成六邊形的形 狀。在通過上述方法形成的納米管的上端形成一電極，并將電源連接至該電極和襯底。因 此，制造了具有當施加電場時從其發(fā)出光線的納米管的發(fā)光器件。這里，發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)與 圖14中的發(fā)光器件基本相同。圖49是一圖表，圖示了當向發(fā)光器件施加電場時，從發(fā)光器件發(fā)出的電流密度。如圖49所示，當納米管之間的間隔增加時，所發(fā)出的電流密度增加。因此，所發(fā)出 的電流密度一直增加到納米管之間的間隔變成約6 μ m。不過，當納米管之間的間隔過度增 加時，所發(fā)射的電流密度會降低。圖50是示出了圖49的Fowler-Nordheim轉(zhuǎn)換的圖表。如圖50所示，當納米管之間的間隔增加時，β值增大。這里，β值與施加至納米 管的局部電場相關(guān)。當β值增大時，所發(fā)出的電流密度增加。因此發(fā)光器件的電場發(fā)射能 力與納米管之間的間隔的增加相對應(yīng)地增加。因此，具有相對大的發(fā)射效率的發(fā)光器件可 以通過控制納米管的位置而形成。圖51示出了包括具有約6μπι的間隔的納米管的發(fā)光器件的發(fā)射電流強度。圖51示出了由約IOV/ μ m的電場從圖50的χ軸發(fā)出的電流密度相對于時間的結(jié) 果。如圖51所示，發(fā)光器件的發(fā)射電流密度恒定地維持約4000秒。發(fā)光器件的發(fā)射電流 密度幾乎是不變的。因此證實了發(fā)光器件的穩(wěn)定運行。圖52和圖53是分別在暗室和具有照明的室內(nèi)拍攝的發(fā)光器件的發(fā)光相片。如圖52示出的，發(fā)光器件在暗室中發(fā)光。此外，如圖53所示，發(fā)光器件在具有光 線的室內(nèi)充分發(fā)光。因此，發(fā)光器件的發(fā)光與地點無關(guān)，因此發(fā)光器件可以用于顯示器件。
權(quán)利要求
一種納米器件，包括襯底；位于襯底上的掩模層，該掩模層具有至少一個開口；以及穿過所述開口沿所述開口的邊緣形成在襯底上的納米管，該納米管在與襯底的表面基本垂直的方向延伸穿過所述開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米器件，其中所述襯底包括 與納米管接觸的第一襯底部分；以及被第一襯底部分包圍的第二襯底部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米器件，其中第一襯底部分的表面能大于第二襯底部分的 表面能，第一襯底部分和第二襯底部分之間的表面能的差是約0. lj/m2至約5J/m2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米器件，其中襯底的晶體結(jié)構(gòu)與納米管的晶體結(jié)構(gòu)基本相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米器件，其中納米管包括下述材料中的至少一種氧化鋅 (ZnO)、鋅鎂氧化物(ZnMgO)、鋅鎘氧化物(ZnCdO)、鋅鈹氧化物(ZnBeO)，以及鋅鎂鈹氧化物 (ZnMgBeO)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米器件，其中所述襯底包括硅、氧化鋁、砷化鎵、尖晶石、 硅、磷化銦、磷酸鎵、銦鋁化物、氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、氧化鋅、氧化鎂、碳化硅、氧化鈦、石 英、硼硅酸玻璃、聚合物，以及金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米器件，其中納米管的在與襯底表面基本平行的方向上的 橫截面是圓形的或多邊形的，以及所述襯底通過空間而暴露在外。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米器件，還包括位于襯底和掩模層之間的晶種層， 其中納米管與晶種層接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米器件，其中所述晶種層包括 與納米管接觸的第一晶種層部分；以及被該第一襯底部分包圍的第二晶種層部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米器件，其中所述晶種層包括下述材料中的至少一種 硅、氧化鋁、砷化鎵、尖晶石、硅、磷化銦、磷酸鎵、磷酸鋁、氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、氧化鋅、 氧化鎂、碳化硅以及氧化鈦；而所述納米管包括從氮化鎵和氧化鋅中選出的至少一種材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米器件，其中所述至少一個開口包括多個開口，且所述開 口之間的距離是約IOnm至約100 μ m。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的納米器件，其中所述開口具有彼此不同的直徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米器件，其中所述納米器件用作發(fā)光器件或生物傳感器。
14.一種納米器件，包括 襯底；位于襯底上的掩模層，所述掩模層具有至少一個開口 ；以及納米壁，其穿過開口形成在襯底上，該納米壁在與襯底的表面基本垂直的方向延伸穿 過所述開口。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的納米器件，其中所述襯底包括 接觸納米壁的第一襯底部分；以及被第一襯底部分包圍的第二襯底部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的納米器件，其中第一襯底部分的表面能大于第二襯底部分 的表面能，以及第一襯底部分和第二襯底部分之間的表面能的差是約0. lj/m2至約5J/m2。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的納米器件，其中所述至少一個開口包括多個開口，所述多 個開口包括第一開口和第二開口，且所述第一開口和所述第二開口是交叉的。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的納米器件，還包括位于襯底和掩模層之間的晶種層， 其中納米壁接觸所述晶種層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的納米器件，其中所述晶種層包括與納米壁接觸的第一晶種 層部分；以及被該第一襯底部分包圍的第二晶種層部分。
20.一種晶體管，包括 源電極；位于源電極上的掩模層，該掩模層具有至少一個開口 ；多個納米管，其穿過所述開口沿所述開口的邊緣在源電極上形成，所述納米管沿與源 電極的表面基本垂直的方向延伸穿過所述開口； 絕緣層，其形成在多個納米管之間； 介電層，其覆蓋了絕緣層的上部以及納米管的表面； 柵電極，其形成在納米管內(nèi)以覆蓋介電層；以及 位于柵電極之上的漏電極。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶體管，其中源電極包括接觸所述多個納米管的第一源電 極部分，以及被第一源電極部分包圍的第二源電極部分，其中第一源電極部分的表面能大于第二源電極部分的表面能，以及第一源電極部分和 第二源電極部分之間的表面能的差是約0. lj/m2至約5J/m2。
22.納米器件的制造方法，該方法包括 提供襯底；在襯底上形成掩模層，該掩模層具有至少一個開口 ；以及 允許納米管沿開口的邊緣穿過開口在襯底上生長， 其中納米管在與襯底的表面基本垂直的方向生長。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述襯底包括第一襯底部分，與該第一襯底部 分接觸的納米管從該第一襯底部分生長，以及被該第一襯底部分包圍的第二襯底部分。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中第一襯底部分的表面能大于第二襯底部分的表 面能，第一襯底部分和第二襯底部分之間的表面能的差是約0. lj/m2至約5J/m2。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括在襯底和掩模層之間形成晶種層， 其中納米管直接在晶種層上生長。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述晶種層包括第一襯底部分，與該第一襯底 部分接觸的納米管從該第一襯底部分生長以及被該第一襯底部分包圍的第二襯底部分。
27.制造納米器件的方法，該方法包括提供襯底；在襯底上形成掩模層，該掩模層具有至少一個線性開口 ；以及 允許納米壁穿過所述開口在襯底上生長； 其中納米壁在與襯底的表面基本垂直的方向生長。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述襯底包括第一襯底部分，與該第一襯底部 分接觸的納米管從該第一襯底部分生長；以及被該第一襯底部分包圍的第二襯底部分。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中第一襯底部分的表面能大于第二襯底部分的表 面能，第一襯底部分和第二襯底部分之間的表面能的差可以是約0. lj/m2至約5J/m2。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括在襯底和掩模層之間形成晶種層， 其中納米壁直接在所述晶種層上生長。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述晶種層包括第一晶種層部分，與該第一晶 種層部分接觸的納米管從該第一晶種層部分生長；以及被該第一晶種層部分包圍的第二晶種層部分。
32.制造晶體管的方法，包括 提供源電極；在源電極上形成掩模層，所述掩模層具有至少一個開口 ；以及 允許多個納米管沿所述開口的邊緣穿過開口而生長； 在多個納米管之間形成絕緣薄膜； 形成介電層以覆蓋絕緣層的上部分以及納米管的表面； 通過由介電層覆蓋納米管的內(nèi)部形成柵電極；以及 在柵電極上形成漏電極；其中納米管在與襯底的表面基本垂直的方向生長。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述襯底包括第一襯底部分，與該第一襯底部 分接觸的納米管從該第一襯底部分生長；以及被該第一襯底部分包圍的第二襯底部分。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中第一襯底部分的表面能大于第二襯底部分的表 面能，第一襯底部分和第二襯底部分之間的表面能的差可以是約0. lj/m2至約5J/m2。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中還包括在襯底和掩模層之間形成晶種層， 其中納米管直接在所述晶種層上生長。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述晶種層包括第一晶種層部分，與該第一晶 種層部分接觸的納米管從該第一晶種層部分生長；以及被該第一晶種層部分包圍的第二晶種層部分。
全文摘要
提供了納米器件、包括該納米器件的晶體管、制造該納米器件的方法，以及制造包括該納米器件的晶體管的方法。該納米器件包括襯底、位于襯底上并具有至少一個開口的掩模層，以及穿過所述開口沿開口的邊緣在襯底上形成的納米管。所述納米管在與襯底的表面基本垂直的方向延伸穿過開口。
文檔編號B82B3/00GK101959789SQ200880127716
公開日2011年1月26日 申請日期2008年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者李奎哲, 洪瑛晙 申請人:樂金顯示有限公司