JP2007523495A - ナノチューブ・コンタクトを用いた半導体デバイスおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 半導体デバイスは、少なくとも1つの半導体層と、半導体層と電気的に接触する金属層と、金属層と半導体層との間に介在するカーボン・ナノチューブ・コンタクト層とを含む。コンタクト層は、金属層を半導体層に電気的に結合し、低い比接触抵抗を有する半導体コンタクトが得られる。コンタクト層は、可視光範囲の少なくとも一部において、実質的に光透過膜となることができる。
【選択図】 図1
Description
(ii)Mg需要体の深イオン化レベルが約170meVであるために、p−GaNのホール濃度が相対的に低いこと。
GaN発光ダイオード構造におけるコンタクト・メタルルジに望ましい別の特性に、LEDの上面から出力される光を最大にするための、可視光に対する高い透過性がある。
ントデバイスにおいて透明下位電極として用いられており、更に接触抵抗を低下させるためにP−GaN上の透明Ni/Auコンタクト上において被覆層として用いられている。一般に、ITOコンタクトのみでは、アニーリングの後であっても、p型GaN上では整流挙動を呈し、n−GaN上のオーミック透明層として用いられる方が更に典型的である。
カーボン・ナノチューブは、近年、その独特な電子、熱機械特性のために、注目を浴びている。その(n,m)インデックスによって指定される、その具体的な結晶構造に応じて、個々のナノチューブは真性金属または半導体のいずれにもなることができる。現在市販されているバルクの単一壁ナノチューブ(SWNT)サンプルは、金属(通例1/3重量画分)および半導体(通例2/3重量画分)ナノチューブの分子的に密接な混合物から成る。ナノチューブに関する最近の研究は、種々の用途のために、半導体ナノチューブから金属を分離することに集中しているが、混合物の分子密接性により特別に困難な作業となっている。
願は、2004年10月7日に公開出願第20040197546号として公開されている。'818は、ここで引用したことにより、その全体が本願にも含まれるものとする。
チューブ自体も、全体としてマイグレーションが生ずるには大き過ぎることには、疑いの余地がない。その逆も真である。隣接する材料からナノチューブ結晶構造への化学種のマイグレーションも、測定可能な程には生じない。
(実施例)
以下の具体例によって、本発明を更に例示する。これらの例は、如何様にしても本発明の範囲または内容を限定するように解釈すべきではない。
示す。P+ナノチューブ層120を形成するために、純化、パルス状レーザ気化成長SWNTを、約1.5×10−3mg/mlの希釈濃度で、水性界面活性懸濁液(1%v/vTRITON X−100TM)において超音波破砕によって散乱させた。懸濁液を0.1μm孔サイズ、混合セルロース・エステル・メンブレーン(Millipore、Billerica、Ma)上で真空濾過し、続いて大量の脱イオン化水で洗浄して界面活性剤を除去した。メンブレーン上に、透明電極として用いるための1500Åナノチューブ膜が形成された。
Claims (17)
- 半導体デバイスであって、
少なくとも1つの半導体層と、
前記半導体層と電気的に接触する層を備えている金属と、
前記金属層と前記半導体層との間に介在するコンタクト層を備えているカーボン・ナノチューブであって、前記ナノチューブ・コンタクト層が前記金属層を前記半導体層に電気的に結合する、カーボン・ナノチューブと、
を備えている、半導体デバイス。 - 請求項1記載のデバイスにおいて、前記ナノチューブ・コンタクト層は、本質的に単一壁ナノチューブ(SWNT)から成る、デバイス。
- 請求項1記載のデバイスにおいて、前記コンタクト層は、可視光範囲の少なくとも一部において、実質的に光透過膜となる、デバイス。
- 請求項1記載のデバイスにおいて、前記少なくとも1つの半導体層は、半導体層を構成する第2GaNとp−n接合部を形成するp−またはn−半導体層を備えており、前記デバイスはGaN LEDであり、前記ナノチューブ・コンタクト層は、前記金属と前記p−GaN層との間にコンタクトを設ける、デバイス。
- 請求項4記載のデバイスにおいて、前記金属の前記p−GaNに対する25℃における比接触抵抗が2.0×10−2Ωcm未満である、デバイス。
- 請求項1記載のデバイスにおいて、前記ナノチューブ・コンタクト層は、少なくとも1つの電荷転送ドーピング種を含み、該電荷転送ドーピング種が前記ナノチューブ・コンタクト層と前記半導体層との間のフェルミ・レベルの差を縮小する、デバイス。
- 請求項6記載のデバイスにおいて、前記ドーピング種は、ハロゲンまたはアルカリ金属である、デバイス。
- 請求項1記載のデバイスにおいて、ナノチューブ・コンタクト層の面抵抗が、100nmの厚さにおいて200オーム/sq未満である、デバイス。
- 半導体層に対して低抵抗のナノチューブに基づくコンタクトを形成する方法であって、
半導体層を用意するステップと、
前記半導体層上にナノチューブ・コンタクト層を堆積または配置するステップと、
前記ナノチューブ・コンタクト層上に金属層を堆積するステップと、
を備えている、方法。 - 請求項9記載の方法において、前記金属層の堆積に続いて、200℃未満の温度において前記半導体層と前記金属層との間に、オーミック・コンタクトを形成することにより、前記オーミック・コンタクトを形成するためのアニール工程を不要とした、方法。
- 請求項9記載の方法であって、更に、少なくとも1つの電荷転送ドーピング種を用いて、前記ナノチューブ・コンタクト層に化学的にドーピングするステップを含み、前記電荷転送ドーピング種が、前記ナノチューブ・コンタクト層と前記半導体層との間のフェルミ・レベルの差を縮小する、方法。
- 請求項9記載の方法において、前記ナノチューブ・コンタクト層は、本質的に単一壁カ
ーボン・ナノチューブ(SWNT)から成る、方法。 - 請求項9記載の方法において、前記コンタクト層を堆積する前記ステップの前に、前記ナノチューブ・コンタクト層を支持層上に堆積し、前記コンタクト層を堆積する前記ステップは、
前記ナノチューブ・コンタクト層を前記半導体層と接触するように配置するステップと、
前記支持層を除去するステップと、
を備えている、方法。 - 請求項13記載の方法において、前記支持層は多孔質メンブレーンから成る、方法。
- 請求項14記載の方法において、前記支持層上に配する前記ナノチューブ・コンタクト層を形成する際に、
複数のナノチューブを溶液内に散乱させるステップであって、前記溶液が、前記ナノチューブが懸濁から凝縮するのを防止するために少なくとも1つの表面安定剤を含む、ステップと、
前記溶液を前記多孔質メンブレーンに塗布するステップと、
前記溶液を除去するステップであって、前記ナノチューブを前記多孔質メンブレーンの表面上に押し付けて、前記多孔質メンブレーン上に配する前記ナノチューブ・コンタクト層を形成する、ステップと、
を用いる、方法。 - 請求項9記載の方法において、前記ナノチューブ・コンタクト層の面抵抗は、100nmの厚さにおいて、200オーム/sq未満である、方法。
- 請求項10記載の方法において、前記半導体層は、P−GaNから成る、方法。
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