形变引发碳纳米管膜电阻变化的研究

研究了碳纳米管膜形变诱导电阻的变化.所用的碳纳米管是用热灯丝化学气相沉积法合成的.实验表明碳纳米管膜具有显著的形变诱导电阻变化的特性.室温下碳纳米管膜电阻的增减与施加形变的方向有关,其电阻相对变化量的大小与形变量之间呈近似线性关系.同多壁管膜相比,单壁管膜的电阻变化强于多壁管膜,化学处理对该效应有明显的增强作用.电阻随形变变化的原因可能是能隙变化和管之间接触电阻变化所致.     

管径相关的多壁碳纳米管膜的压阻效应

利用三点弯曲法研究了不同管径的碳纳米管膜的压阻效应,实验结果表明,管径较小的碳纳米管膜与管径大的碳纳米管膜相比具有更显著的压阻效应,并对电阻随应力变化的机制作了详细的讨论.     

金刚石薄膜压阻效应及相关问题的研究

P型金刚石薄膜具有压阻效应,是最近五六年才发现的新现象。利用压阻效应,可望将金刚石膜制成高灵敏度的新一类压阻传感器材料和压力微传感器,从而拓宽金刚石膜在电子学领域的应用范围。 对金刚石膜的压阻因子进行了测量,结果表明,P型定向生长的多晶金刚石膜室温压阻因子可达100O以上;金刚石薄膜的压阻效应比硅和金属显著得多;多晶金刚石膜的压阻效应不如单晶金刚石膜。金刚石膜具有显著的压阻效应,其理论原因和机制问题到目前一直不太清楚,本研究工作对此进行了系统和深入的研究。在能带结构和形变势理论的基础上,首次结合价带分裂模型和M-S多晶模型,分别推导出P型单晶和多晶金刚石膜压阻因子的近似计算公式。分析结果认为,金刚石薄膜的压阻效应是应力诱导价带分裂造成的。轻、重空穴有效质量之间的巨大差异,是导致P型金刚石具有显著压阻效应的主要原因之一。P型多晶材料的压阻效应,是应力诱导价带分裂和晶界散射联合作用的结果,晶界有阻碍电阻随应变发生改变的作用。从而,第一次从理论上阐明了导致P型多晶材料压阻效应不如同种的P型单晶材料的原因。 对负偏压热灯丝CVD系统下,金刚石膜核化过程进行了研究,结果认为.负偏压对金刚石膜核化的增强是离子对衬底的轰击与发射电子激发的等离子体联合作用于衬     

热灯丝CVD金刚石膜的微结构和形貌对其电子性质的影响

利用热灯丝CVD法在硅衬底上合成出了金刚石膜。金刚石膜的质量和电子性质由扫描电子显微镜、拉曼谱、阴极发光及霍尔系数测量来表征。实验结果表明,沉积条件对金刚石膜电子性质和质量有重要影响。载流子迁移率随甲烷浓度增加而减少,但场发射随其增加而增强。压阻效应随微缺陷增多而降低。异质外延金刚石膜压阻因子在室温下100微形变时为1200,但含有大量缺陷的多晶金刚石膜压阻因子低于200,这是由于薄膜中缺陷态密度增加,并依赖于膜结构的变化。     

碳纳米管的压阻效应

实验研究发现碳纳米管有显著的压阻效应.由于碳纳米管有优异的物理、化学性质,因此碳纳米管的压阻效应在纳米电子学中有潜在的应用前景.综述了碳纳米压阻效应研究的最新进展情况.     

化学修饰对碳纳米管的气体吸附性质的影响

利用研究碳纳米管膜在几种气体氛围中电阻相对于在大气环境中的电阻的变化,来分析研究碳纳米管膜表面的气体吸附----脱附特性.研究所用的碳纳米管是用热灯丝化学气相沉积法合成的.实验表明化学修饰后的碳纳米管具有较强的气体吸附性质,并进行了分析和讨论.     

碳纳米管膜/电解液界面的整流效应

对碳纳米管(CNT)膜/电解液(电解质溶液)界面的整流效应进行了研究。实验所用的碳纳米管用热灯丝化学气相沉积法(CVD)合成,整流效应通过分析其伏安特性来研究。结果发现,在室温下与一定浓度的电解液中,碳纳米管膜/电解液界面呈现出较强的整流效应,且该效应随电解液温度和浓度的增大而增强,重点讨论了碳纳米管膜/电解液界面整流效应的产生机制。     

干湿变化对多壁碳纳米管/水泥砂浆压阻效应的影响

通过四次烘干和三次吸湿试验,考察了湿度变化对多壁碳纳米管复合水泥砂浆(MWCNTs/CM)的电阻和压阻效应的影响,并与素水泥砂浆(CM)进行对比。结果表明:在试件湿度较大时,烘干和吸湿对MWCNTs/CM和CM电阻的影响较小,而当试件湿度较低时(第三次烘干及第一次吸湿后,湿度变化比低于1%时),电阻随着湿度的降低突然增加,并且湿度变化对CM电阻的影响程度显著高于MWCNTs/CM。同样,当试件湿度较大时,烘干和吸湿对MWCNTs/CM和CM压阻效应的影响较小,当试件湿度较低时(在第三次烘干后),CM和MWCNTs/CM的压阻效应显著增强,并且湿度变化对CM压阻效应的影响显著高于MWCNTs/CM。研究还表明,在湿度变化量大致相同时,吸湿过程中CM和MWCNTs/CM达到渗流阈值附近时压阻效应高于烘干过程。最后,初步探讨了MWCNTs/CM压阻效应随湿度变化的作用机理,给出了MWCNTs/CM压阻效应随湿度变化的等效电路模型。     

碳纳米管膜在电解液中电子输运性质的研究

研究了在电解液下碳纳米管膜中的电子输运特性.所用的碳纳米管是用热灯丝化学气相沉积法合成的.与通常观测到的在碳纳米管膜/电解液界面存在的电化学势不同,实验结果表明,在电解液作用下碳纳米管膜与接触电极间也存在着明显的电势,并与介质溶液性质、浓度和温度有关.电势的大小随浓度和温度的增加而增加.并对实验结果进行了分析.     

锂硫电池用杂原子掺杂碳纳米管/硫复合柔性自支撑正极的制备及电化学性能研究

碳纳米管膜具有丰富的孔道结构、大比表面积、高导电性及优异的柔性,可通过负载硫形成柔性碳纳米管/硫复合膜,用于锂硫电池正极材料。为了提高锂硫电池的循环稳定性,抑制“穿梭效应”,通过浮动催化化学气相沉积法(FCCVD)分别制备了氮掺杂和硼掺杂的碳纳米管膜(N-CNT膜和B-CNT膜),然后通过浸渍工艺负载硫后得到掺杂型碳纳米管/硫复合柔性自支撑正极膜。微观表征显示：复合膜中硫和碳纳米管在纳米尺度复合均匀。复合膜均具有良好导电性：CNT正极电导率为4.62S/m, N-CNT正极电导率为0.86S/m, B-CNT正极电导率为1.29S/m。作为锂硫电池正极,B-CNT正极表现出最佳性能：在0.2C倍率下首次放电容量达到1197.3mAh/g, 200次循环后容量保持在950.2mAh/g, 1C倍率下放电比容量仍旧保持在615.5mAh/g。分析认为：碳纳米管良好的导电性和丰富的孔结构同时提供了高效的电子和离子传输通道;硼原子掺杂向碳纳米管引入极性,增强了碳纳米管网络对聚硫离子的吸附作用,抑制了“穿梭效应”。可为高比容、高循环稳定性锂硫电池正极材料研发提供解决思路。