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單壁碳納米管的制備、提純、分離及其在納電子器件中的應(yīng)用(留存版)

2025-08-08 21:38上一頁面

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【正文】 電子三極管,目前有兩種模式:單電子盒、碳納米管三極管。后者是源、漏極間的碳納米管(CNT),通過CNT的電子(或空穴)輸運受門電壓控制。因此,這距離實現(xiàn)納電子器件所需要的單根碳管還有一定的差距。并且每種溶劑都嘗試了不同的碳管濃度及超聲時間。所以通常是用過量的酸去與制備所得CNTs初產(chǎn)物充分反應(yīng),然后經(jīng)過過濾、干燥等步驟,去除催化劑。㈡、單壁碳納米管的制備目前常用于制備單壁碳納米管的只有電弧放電法、化學(xué)氣相沉積法、激光蒸發(fā)法這三種。為使其能夠應(yīng)用于納電子器件中,對提純后的樣品進行了超聲波分離。陽極石墨棒不斷被消耗,在陰極沉積出含有碳納米管、富勒烯(Fullerenes)、石墨微粒、無定形碳和其它形式的碳納米顆粒的混合物,同時在反應(yīng)室的壁上沉積有由無定形碳和Fullerenes等碳納米顆粒組成的煙灰(Soot)。CNTs的管壁由六邊形排列的碳原子 (即六元環(huán) )組成,六元環(huán)與五元環(huán)、七元環(huán)相比,沒有懸掛鍵,因而比較穩(wěn)定。如丙酮1,和四氯化碳1。圖4 2μm尺度下的電鏡照片圖5 1μm尺度下的電鏡照片(乙醇)圖6 1μm尺度下的電鏡照片(異丙醇)圖7 500nm尺度下的電鏡照片(乙醇)圖8 500nm尺度下的電鏡照片(異丙醇)圖9 200nm尺度下的電鏡照片單壁碳納米管的直徑多為10nm以下,由圖9中的標尺估算照片上的碳管直徑約為幾十納米,因此仍然是管束,還需進一步的分離。致謝感謝李政道先生設(shè)立的“政基金”,給予我參與科研的機會。在元素周期表中,碳與硅、鍺屬于同一族,由于碳的2s,2p軌道的能量差較小,因此有多種雜化軌道,故存在多種同素異形體,如石墨、金剛石、富勒烯、碳納米管等[7]。相比之下,乙醇和異丙醇則效果較好。因此,為了將其應(yīng)用于納電子器件之中,需要對碳管管束進行分離,目標是得到單根的碳管。但電弧法所制備的CNTs的缺陷較多,且易于與其它的副產(chǎn)物如無定形碳、納米微粒等雜質(zhì)燒結(jié)在一起,對隨后的分離和提純不利。一般認為,SWCNT的直徑大于6nm以后特別不穩(wěn)定,容易發(fā)生SWCNT管的塌陷。只有一層石墨片層的稱為單壁碳納米管(Single walled carbon nanotube,SWNT or SWCNT),含有一層以上石墨片層的則稱為多壁碳納米管( Multiwalled carbon nanotube,MWNT or MWCNT)。比如用氦氣取代氬氣作為緩沖氣體,并將氣體壓力提高到 10 2MPa。三、單壁碳納米管的分離制備的產(chǎn)品中的SWCNTs通常都不是一根根分立的,而是以管束(bundle)的形式存在的,即幾根甚至幾百根的單壁碳納米管沿著相同的軸方向平行的結(jié)合在一起,形成直徑約幾納米到幾十納米的單壁碳納米管束?;緵]有觀察到有價值的樣品。描述這個趨勢的為莫爾(Moore)定律,即每
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