宋传娟, 杨俊茹, 廖成浩, 刘晓东, 王 英, 贺 蓉, 董续盛, 钟汉清, 刘一剑, 张丽英, 陈长鑫

(1. 山东科技大学, 机械电子工程学院, 山东 青岛 266590； 2. 上海交通大学, 电子信息与电气工程学院微纳电子学系, 薄膜与微细技术教育部重点实验室,微米/纳米加工技术国家级重点实验室, 上海 200240)

1 前言

二极管是集成电路最重要的元件之一。单壁碳纳米管(SWCNT)具有优异的电学和机械性能，是构筑高性能二极管的理想材料[1-3]。SWCNT独特的一维纳米线结构使其能进行分段掺杂，从而形成p-i-n结。通过非共价键和吸附掺杂来调节SWCNT的掺杂浓度且不导入缺陷，从而有利于构建高质量的二极管[4,5]。SWCNT具有直径相关的不同带隙，用其可制作具有不同内建电场的p-i-n结二极管[6]。此外，SWCNT还具有较高的载流子电子迁移率(>100 000 cm2/Vs)和可承载高达109A/cm2的电流密度[7,8]。因此，使用SWCNT有望制得高性能p-i-n结二极管。

目前已有多种碳纳米管(CNT)二极管制作方法的报道。根据CNT的静电掺杂理论，制作出一种基于单根CNT的p-n结二级管[9,10]。通过在单根SWCNT下方施加2个栅极电压，利用静电掺杂原理形成p-i-n结，虽然这种器件性能优越，但工艺复杂。通过钾蒸气对SWCNT进行局部掺杂也可获得p-n结二极管，但钾原子掺杂SWCNT会引入缺陷且在空气中不稳定[11]。一种基于高功函数金属(Pd)/SWCNT/低功函数金属(Al)的光伏器件，器件中金属电极Pd和Al与SWCNT接触分别形成p型和n型的肖特基结[6,12]，形成强的内建电产生良好的整流特性。采用良好的结构设计和优良的制作工艺将使二极管的性能得到较大的提高。