克服针孔问题！超薄聚对二甲苯用作纳米级器件的栅极绝缘体

图为一种具有聚对二甲苯栅极绝缘体的顶级半导体纳米线晶体管的彩色SEM图像。纳米线显示为蓝色，聚对二甲苯层显示为绿色，金属电极显示为黄色。

来自新南威尔士大学和隆德大学的一个研究小组首次展示了有机聚合物聚对二甲苯作为超薄光刻图案化栅极绝缘体用于纳米级晶体管。在纳米尺度上，利用标准光刻技术沉积薄膜和光刻图案化能力可以为其在纳米级器件和纳米生物电子应用领域中开辟更宽广的道路。

尽管超薄聚对二甲苯由于针孔问题而被认为是不合适的，但这项研究，正如纳米快报中Gluschke等人所报道的，纳米尺度器件的微小界面区域可以克服这些问题。聚对二甲苯具有生物相容性，并获得FDA批准用于人体植入设备，已被用作氧化物的替代品，以解决有机半导体器件中的类似问题。它在医疗植入物包覆也是常见的，并且作为用于印刷电路板和其他工业电子设备的环境保护涂层，尽管通常在较大的器件结构中具有更厚的膜。

研究人员使用一种特定的聚对二甲苯沉积系统将20nm厚的保形涂层涂覆在50nm直径的纳米线上，这种纳米线被用作场效应晶体管的传导通道。制造这种装置的效率取决于聚对二甲苯直接从气相沉积的能力及其高抗溶剂性。结果表明，在不破坏表面化学性质的情况下，可以在化学处理的半导体表面上对聚对二甲苯沉积进行处理，而耐溶剂性意味着聚对二甲苯适合于基于抗蚀剂的光刻。

其主要特点是一个小型沉积室，利用石英晶体微微量天秤对沉积进行原位监测，并能隔离和抽空沉积室，以迅速终止沉积过程。这使得器件的制造像图中所示的顶栅晶体管一样简单，同时与本文讨论的栅极全晶体管一样复杂。重要的是，材料和制造工艺应该可以转移到其他半导体材料上，比如石墨烯和一系列其他纳米级器件的设计。正如团队领导者Adam Micolich告诉Materials Today那样，“这里的主要意义在于，现在有一种非常可行的非氧化物有机绝缘体可以用于纳米级器件。”

该团队对纳米线包裹的研究始于2012年，它已经发展成具有多个包裹并通过离子方法包裹控制结构，并且他们继续研究在其他结构和材料中使用超薄聚对二甲苯。

文章来源于materialstoday网站，由材料新闻在线团队编译，原文题目：Ultra-thin parylene used as a gate insulator in nanoscale devices