面向SWCNT FET大规模制造的浮动电势介电泳装配方法研究

随着纳米器件（尤其是纳电子器件）的研制进展，如何将器件研制向实际应用方向推进，成为了摆在纳米科技工作者面前一个重要而紧迫的问题。很显然，单个器件无法满足实际应用的要求，进行器件的大规模制造（也意味着低成本）成为了迫切需求与必然发展趋势。为此，本课题以单壁碳纳米管场效应晶体管(SWCNT FET)的大规模装配制造为范例，来研究如何解决SWCNT等纳米材料与微电极阵列的大规模装配这个关键问题。对此，本课题提出基于浮动电势机理的SWCNT大规模装配方法，将通过对浮动电势介电泳的大规模装配机理研究及浮动电势解析模型的建立，建立驱动与装配SWCNT的介电泳力模型；并合理设计微电极阵列，在自主研制的浮动电势介电泳实验平台上，通过控制电场幅值/频率等关键参数，实现SWCNT与微电极阵列的大规模装配。课题研究成果将为碳纳米管、氧化锌及硅纳米线等纳米器件的大规模装配制造提供实现方法与关键技术。

随着纳米器件尤其是纳电子器件的研制进展，进行器件的规模化装配制造，以使其最终走出实验室、走向实际应用，成为了该研究领域的迫切需求与必然发展趋势。为此，本课题主要研究如何解决CNT等纳米元件的规模化装配这个关键难题，提出了浮动电势介电泳规模化装配方法，并在浮动电势介电泳规模化装配的机理、浮动电势电场及CNT所受介电泳力的建模分析、规模化装配实验系统平台的构建、规模化装配微电极芯片的设计与加工、规模化装配实验等方面进行了系统而深入的研究，具体的研究成果如下所述：. 1、完成了浮动电势介电泳大规模装配的机理分析及浮动电势解析模型的建立；2、建立了浮动电势介电泳条件下CNT所受介电泳力的模型；3、建立了浮动电势介电泳装配的实验平台；4、实现了微电极阵列的设计与加工。. 在上述研究基础上，细致开展了CNT的规模化装配实验研究，并最终实现了CNT等纳米元件的规模化装配：一次装配操作能实现百对微电极处的装配，并可进一步提高装配的规模化程度，相比传统方法一次装配操作只能实现一对微电极处的装配，采用本方法装配效率提高了上百倍，获得了优良的规模化装配效果；另外还通过解决浮动电极端尺度过于微小而难于测试的技术难题，对装配上的CNT测试获得了场效应（FET）特性。. 本课题在全体课题组成员的共同努力及前期工作基础上，经过三年的深入研究，完成了课题规划的研究内容，达到了预期的研究目标，在规模化装配制造研究方面取得了显著的研究成果，这将会极大的推动大规模装配制造研究方向及纳米器件制造领域的进一步进展。. 目前，该课题已发表论文12篇（另有2篇论文已被SCI刊源期刊录用），申请国家发明专利1项；其中SCI已检索论文6篇，待论文全部发表后SCI检索论文将达到10篇。另外，本课题的研究成果在多次国际会议交流中均获得了同行学者的认可与赞赏，并获得2011、2013年3M NANO国际会议最佳学生论文提名奖等奖励。