【正文】 ........9 3 碳納米管 ..........................................................................................................................10 碳納米管的制備和提純 .......................................................................................10 碳納米 管的電化學(xué)性質(zhì) .......................................................................................10 碳納米管的電荷傳輸性質(zhì) ...................................................................................11 碳納米管器件 .......................................................................................................11 碳納米管作為連接體 ................................................................................11 碳納米管晶體管 ........................................................................................12 集成電路與未來的方向 .......................................................................................12 4 石墨烯 ..............................................................................................................................13 簡介 .......................................................................................................................13 性質(zhì) .......................................................................................................................13 單分子和雙分子層石墨烯 ........................................................................13 多分子層石墨烯 ........................................................................................14 有機光電子的應(yīng)用 ...............................................................................................14 總結(jié)和未來的方向 ...............................................................................................15 結(jié)論 ......................................................................................................................................16 參考文獻 ..............................................................................................................................17 致謝 ......................................................................................................................................19 附錄 ......................................................................................................................................20 濟南大學(xué)畢業(yè)論文 1 1 前 言 伴隨著日益復(fù)雜的電子技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展，過去自上而下都依賴的硅基技術(shù)正面臨著技術(shù)方面和物理方面的雙層挑戰(zhàn) [12]。 碳基納米材料是建設(shè)分子集成電路很好的候選材料，因為它們具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，并且物理尺寸很小 [5]。而且金屬氧化物、金屬碳化物、金屬硫化物也能內(nèi)嵌到富勒烯碳籠中。然而，由于火焰的產(chǎn)生也限制了該方法的適用范圍；因此，在實驗室制備富勒烯時電弧放電的方法是優(yōu)先考慮使用的。 圖 (a)C60富勒烯的電化學(xué)性能，循環(huán)伏安法（上）和差分脈沖電化學(xué)伏安法（下）；（ b) 富勒烯吸收 6個電子（紅色箭頭）后的 HOMO和 LUMO軌道示意圖 對于 C70，可以預(yù)測它的 LUMO軌道是二重簡并，因此可以吸收四個電子， LUMO和 LUMO+1軌道的能量差是很小的。 圖 (a)C60 (上 ) 和 Sc3NIhC80（下）的循環(huán)伏安曲線； （ b)C60和 Sc3NIhC80的 HOMOLUMO原理能量圖。 在第二個實驗方法中， C60分子沉積在一個絕緣的自組裝單層上面，這樣就產(chǎn)生了一對串聯(lián)的柵欄隧道結(jié)，并且共用一個電極。有三種不同的情況，第一種是供體和受體部分由一個絕緣橋連接（見圖 a）。第一種，由于肖特基勢壘，可以在有 機金屬界面形成表面偶極子。輸入電壓施加到壓電傳動裝置，阻止 C60分子在銅的表面形成沉積，從而改變了約兩個數(shù)量級的電導(dǎo)特性，對應(yīng)約 nm的變形。 濟南大學(xué)畢業(yè)論文 10 3 碳納米管 采用電弧放電技術(shù)制備富勒烯，在陰極沉積形成過程中，多壁碳納米管被發(fā)現(xiàn)。 在它的命名系統(tǒng)中，將 一個正六邊形的中心選為原點 （ 0， 0），與另一個六邊形的中心（ M， N）疊加，形成碳納米管。碳納米管只有在金屬催化劑存在的條件下才會形成，其中大部分積累在陰極并且形成不斷 增長的沉淀。 濟南大學(xué)畢業(yè)論文 11 碳納米管的電荷傳輸性質(zhì) 單壁碳納米管導(dǎo)電性能的預(yù)測依賴于它的螺旋性和直徑。半導(dǎo)體納米管的電導(dǎo)取決于柵電極的電壓，它們的帶隙是直徑和螺旋度的一個函數(shù)，半導(dǎo)體納米管的 ON / OFF比，在室溫下通常是105，在極低的溫度下可以達到 107。羧基酸組通常產(chǎn)生在碳納濟南大學(xué)畢業(yè)論文 12 米管被切割的點處。 基于場效應(yīng)管的碳納米管在很多方面優(yōu)于當(dāng)前的場效應(yīng)晶體管；碳納米管最重要的一個特性是彈道電子運輸，使構(gòu)造場效應(yīng)管成為可能，并且能夠在很高的頻率下進行操作，使它們可以適用于下一代電子器件。它獨特的平面形狀和化學(xué)結(jié)構(gòu)，其它的材料是沒有的。 石墨烯的一個重要的特性是它極小的厚度。 有機光電子的應(yīng)用 在本節(jié)中，我們將了解石墨烯在分子電子學(xué)的應(yīng)用，重點關(guān)注光電和有機場效應(yīng)晶體管。最近，基于石墨烯的研究結(jié)果令 人大受鼓舞， Peumans和他的合作者表明，石墨烯可以作為透明電極用于發(fā)光二極管，相比于常用的 ITO（ 150nm）材料，它能在很大程度上減少薄膜的厚度（ 7nm）。因此，使用“宏觀”石墨烯無法實現(xiàn)電流調(diào)制。 富勒烯分子顯示了它們在構(gòu)建納米級電子器件的巨大潛力，因為它們有容易吸收電子的 LUMO 軌道，它們的球形結(jié)構(gòu)可以很好地預(yù)測自組裝過程。 此外，我要感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)、班主任老師及輔導(dǎo)員為我們提供舒適、安心的學(xué)習(xí)環(huán)境去完成畢業(yè)論文，感謝我的同學(xué)尤 其是我的舍友，在文獻搜集及論文排版過程中給我的幫助，最后感謝本篇 論文中所涉及的各位學(xué)者，如果沒有各位學(xué)者的研究，我將很難完成這篇論文。所以，為了更好的掌握它的屬性，深入探究它的性能，構(gòu)建特殊新穎的結(jié)構(gòu)，以及實現(xiàn)大規(guī)模，大小和層數(shù)都能控制的石墨烯的合成，進一步深入的研究是必然的。非優(yōu)化的柵極設(shè)備的載流子遷移率已經(jīng)超過了硅基場效應(yīng)管。 為了使輻射被觀察到，其中的一個電極是透明的。將多層石墨烯復(fù)合電極應(yīng)用于鋰離子電池， 提高了它的性