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碳纳米管生长中硼氮共掺杂研究

发布时间:2017-12-03 阅读:

  碳纳米管生长过程中共掺杂氮化硼

  碳纳米管自1991年被发现以来,吸引了大量的研究兴趣。然而,纳米管电特性的不可控制的问题仍然是一个公开的挑战,因为制备的样品中约三分之二的纳米管是半导体的,约三分之一的纳米管是金属的,这大大限制了共存。碳纳米管纳米电子器件。近年来,这方面取得了一些进展。有两种分离半导体和金属碳纳米管的方法:1)金属纳米管的原位蚀刻; 2)后来的化学或物理方法筛选。前一种方法容易引入结构缺陷,后一种方法需要大大提高样品的纯度。最近,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理实验室许志,王文龙,白学东,王o等人提出了一种新的方法。在生长单壁碳纳米管的过程中,硼(B),氮(N)共掺杂,实验和理论研究发现,硼,氮共掺杂金属碳纳米管成为半导体。该组利用改进的等离子体辅助热丝化学气相沉积(CVD)生长技术(J.Am.Chem.Soc.128,6530(2006))实现单壁碳纳米管的B,N共掺杂三元共价BCN化合物纳米管。 )。在此研究之后,他们最近利用这种B,N共掺杂纳米管构建了大量的场效应晶体管,并对其电学性质进行了统计分析。结果表明,单壁碳纳米管的B和N共掺杂使样品中半导体纳米管的比例从67%大幅增加到97%以上。为了深入了解这个重要的实验,他们用第一性原理计算了掺杂对单壁碳纳米管能带结构的调制效应。结果表明,B和N共掺杂可以将金属单壁碳纳米管的能隙变成半导体纳米管,B,N共掺杂不改变半导体碳纳米管的导电性能。这从理论上解释了在碳纳米管的能带结构中共掺杂B和N的物理机制。 B,N共掺杂是解决半导体和金属纳米管不可分离的一个有效的新途径。相关研究成果发表在最近的“先进材料”(Advanced Materials)上。亚洲材料报以“掺杂碳纳米管”为研究亮点。这项工作由国家科学技术部,中国科学院和国家自然科学基金资助。 (来源:中国科学院物理研究所) (“先进材料”,DOI:10.1002 / adma.200800830,许志,戴宏杰)

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