УДК 621.38.049.77
БОБРИНЕЦКИЙ И.И., НЕВОЛИН В.К.,

СИМУНИН М.М., СТРОГАНОВ А.А. ХАРТОВ С.В.
РАЗРАБОТКА ПОДХОДОВ К МАССОВОМУ ПРОИЗВОДСТВУ
СТРУКТУР НА ОСНОВЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
ГОУ ВПО МИЭТ (ТУ),
124498, Россия, Москва - Зеленоград, К-498, МИЭТ
Формирование элементов электроники на основе углеродных
нанотрубок рассматривается как один из вариантов развития совре-
менной микроэлектроники. К настоящему моменту продемонстриро-
ваны транзисторы, логические элементы и более сложные структуры
созданные с применением материала углеродных нанотрубок [1, 2, 3].
Однако, данные результаты по своему характеру представляют собой
единичные уникальные эксперименты, не претендующие на возмож-
ность массового производства.
При интеграции материала углеродных нанотрубок в стандарт-
ный процесс кремниевой технологии необходимо решить следующие
задачи:
- найти материалы и разработать методики, совместимые с углерод-
ными нанотрубками и кремниевой технологией;
- разработать методы по созданию углеродных нанотрубок с заданны-
ми физическими параметрами;
- разработать методы по диспергированию углеродных нанотрубок на
заданных площадях с известной плотностью.
В работе было исследовано влияние фоторезиста на проводи-
мость структур на основе углеродных нанотрубок, предложен техно-
логический маршрут создания структур на основе углеродных нанот-
рубок на пластине диаметром 76 мм, выявлены закономерности
электрических характеристик полученных структур.
В качестве покрытия был опробован фоторезист ФП-617, изна-
чально являющийся достаточно текучей жидкостью. Были использо-
ваны структуры, содержащие углеродные нанотрубки, лежащие на
подводящих электродах (подробнее методика приготовления структур
описана в [1, 2]). После нанесения фоторезиста проводились его сушка
и дубление в течении 30 мин при температуре 100 С. Измерения пока-
зали, что 80% задействованных в эксперименте транзисторов не изме-
нили свои электрические свойства и сохраняли стабильность в течение
нескольких последующих месяцев.
Были использованы углеродные нанотрубки, полученные мето-
дом дугового разряда и представляющие пучки с преимущественно
полупроводниковым типом проводимости. Длины пучков составляют
100 - 4000 нм. Нанотрубки были растворены в поверхностно-активном

веществе с образованием коллоидного раствора, сохранявшего ста-
бильность в течение нескольких месяцев.
Нанотрубки наносились из раствора при центрифугировании на
кремниевую пластину (диаметр 76 мм) с предварительно сформиро-
ванными схемами управляющих электродов под осажденным оксидом
(Al2O3, 400 нм). Для удаления ПАВ проводилась отмывка пластины в
этиловом спирте в ультразвуковой ванне в течение нескольких минут.
Концентрацию нанотрубок на поверхности можно варьировать, изме-
няя концентрацию нанотрубок в растворе или время нанесения раство-
ра на пластину. Были использованы пластины с концентрацией 5-10
пучков нанотрубок на 1 мкм2 (рис. 1). Далее на пластину наносился
фоторезист и методами стандартной взрывной фотолитографии
формировались контактные электроды к нанотрубкам (рис. 2).



Рис. 1. АСМ-изображение угле- Рис. 2 Фотография пластины со
родных нанотрубок на поверхно- структурами, содержащими угле-
сти кремниевой подложки
родные нанотрубки

Период структуры электродов составляет 4 мкм. Нанотрубки на
поверхности пластины после проведения стандартных технологиче-
ских операций сохранились в местах непосредственно под электрода-
ми и между ними, в случае, если хотя бы один из концов нанотрубок
был зафиксирован электродом (рис. 3). В виду особенностей геомет-
рии структуры на одну пару электродов, в среднем, приходилось три
пучка нанотрубок. На рис. 4 приведено семейство вольтамперных ха-
рактеристик структур с углеродными нанотрубками. Большинство из
них проявляют эффект полевого управления проводимостью.




Рис. 3 АСМ-изображение углерод- Рис. 4 Вольтамперные характери-
ных нанотрубок с нанесенными на стики структур с углеродными
них Au/Cr электродами методом нанотрубками для трех значений
взрывной литографии
потенциала
затвора:
1) -10 В; 2) 0 В; 3) +10В

Таким образом, в работе было показано, что материал углерод-
ных нанотрубок может быть интегрирован в стандартный процесс
микроэлектроники. Исследовано влияние различных технологических
факторов на свойства структур на основе углеродных нанотрубок.
Авторы выражают благодарность Крестинину А.В. (ИПХФ
РАН) за предоставленный материал углеродных нанотрубок.
Работа выполнена при поддержке гранта Президента Россий-
ской Федерации для государственной поддержки молодых российских
ученых МК-1810.2005.8.

1. Бобринецкий И.И., Неволин В.К., Строганов А.А., Чаплыгин Ю.А.
Модуляция проводимости пучков однослойных углеродных нанот-
рубок // Микроэлектроника. 2004. 5. С. 356 - 361.
2. Бобринецкий И.И., Неволин В.К., Чаплыгин Ю.А. Логические клю-
чи на основе пучков однослойных углеродных нанотрубок // Мик-
росистемная техника. 2004. 7. С.12-14.
3. Chen Z., Appenzeller J., Lin Y.-Mi., Sippel-Oakley J., Rinzler A.G.,
Tang J., Wind Sh. J., Solomon P.M., Avouris Ph. An Integrated Logic
Circuit Assembled on a Single Carbon Nanotube // Science. V. 311. Iss.
5768. P. 1735.


Document Outline