掺杂单壁碳纳米管的电流特性

依据Boltzmann方程及单壁碳纳米管(SWNTs)能量色散关系,对单个掺杂SWNTs(金属型和半导体型)所加偏压、掺杂浓度及管口直径影响输运电流的性质进行数值计算.分析表明,掺杂SWNs中的电流随偏压变化呈现跃变结构;管口直径、掺杂后Fermi能级附近的态密度以及各通道输运电子的能力直接决定电流的特性,如电流强度、跃变间隔及跃变幅度;同时电流的特性也与温度有关.     

掺杂单壁碳纳米管的电流特性

依据Boltzmann方程及单壁碳纳米管(SWNTs)能量色散关系,对单个掺杂SWNTs(金属型和半导体型)所加偏压、掺杂浓度及管口直径影响输运电流的性质进行数值计算.分析表明,掺杂SWNs中的电流随偏压变化呈现跃变结构;管口直径、掺杂后Fermi能级附近的态密度以及各通道输运电子的能力直接决定电流的特性,如电流强度、跃变间隔及跃变幅度;同时电流的特性也与温度有关.     

用场发射显微镜测量单壁碳纳米管的逸出功

该文利用场发射显微镜对单壁碳纳米管的逸出功进行了研究和测量。未进行加热除气的单壁碳纳米管的表面吸附大量气体,此时测量的逸出功不是清洁表面单壁碳纳米管的逸出功。实验首先加热除气得到单壁碳纳米管的场发射清洁像,然后利用场发射显微镜测量I-V曲线,得到Fowler-Nordheim直线斜率;再利用透射电镜观测单壁碳纳米管微束形貌像,测量管束半径,通过三种公式估算比例因子,最后计算得到单壁碳纳米管的逸出功。     

半导体单壁碳纳米管光电特性研究新进展

介绍了半导体和金属型两类单壁碳纳米管的快速分类法,概述了它们的发光机理及其最新应用,所做的数值计算与已有的实验结果相一致。     

制样溶剂及基底对原子力显微镜观测单壁碳纳米管的影响

本文选用不同基底和溶剂进行单壁碳纳米管(SWNTs)样品制备,采用原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)观察进行表征和观测。结果表明,溶剂和基底对样品制备十分重要,会直接影响AFM观测效果。以去离子水为溶剂进行样品分散时,SWNTs在石英、硅片和云母三种基底上都出现了不同程度的聚积和重叠,影响观测效果。而采用乙醇为溶剂,在石英或云母为基底进行成像时,均可获得质量良好的图像。选择云母作为基底,可以大大减少基底处理时间,制样方便快速,并且能够获得理想的观测效果。     

不同手性单壁碳纳米管分离及其场效应晶体管性能研究

高纯度的单手性单壁碳纳米管对于下一代碳基电子器件的发展具有重要意义。利用聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-联吡啶](PFO-BPy)、聚(9,9－二辛基芴－2,7－二基)(PFO)和聚(9,9－二辛基芴－共苯并噻二唑)(PFO-BT)三种聚合物在有机相中分别分选出(6,5),(7,5)和(10,5)三种手性单壁碳纳米管,具有较高纯度以及浓度,并去除了超过99%的残留分散剂。使用上述溶液沉积获得高均匀性和高密度的碳纳米管薄膜,以此作为器件沟道材料,制备了手性单壁碳纳米管场效应晶体管阵列。结果显示,大直径的(10,5)手性碳纳米管晶体管器件具有较好的电学性能,其迁移率最高达16cm²·V-1·s-1,开关比达10⁷。     

分子动力学模拟单壁碳纳米管的轴向焊接(英文)

采用紧束缚分子动力学方法模拟了两个不同口径的单壁碳纳米管的轴向焊接过程。发现焊接过程会形成一些新的C-C键,但这些键的形成并不是瞬间、同时完成的,小口径的单壁碳纳米管会围绕一个最先形成的C-C键以与两管轴平行的一条直线为轴旋转;同时通过模拟还首次发现这些新形成的C-C键在焊接过程中会促使两个单壁碳管在径向上产生一个明显的约为0.317nm的位移。从最终结构可以看出两个单壁碳管的部分碳原子在管的一侧会形成一个良好线性关系。焊接过程中发生的这些现象可能影响最终结构的物理、电学性能。     

单壁碳纳米管生成条件下电弧等离子体光谱分析

掺有铁镍催化剂的石墨棒状阳极和石墨块状阴极之间进行电弧放电，成功制备了单壁碳纳米管。激光拉曼散射和扫描电子显微镜测试表明，单壁碳纳米管直径约1．14m，呈管束形态，管束直径约15～20m。放电过程中的电弧等离子体光谱测试表明其中主要有C2分子的发射峰，光谱分布曲线与普朗克黑体辐射曲线中T=4350K的分布情况吻合，确定放电电弧等离子体温度约4300-4400k，测量误差约100K。     

采用流化床反应器的ACCVD法制备单壁碳纳米管

采用流化床反应器,利用MgO作为催化剂载体,通过乙醇为碳源的化学气相沉积（ACCVD）法合成了单壁碳纳米管（SWCNTs）。该方法是让Ar气流直接携带乙醇蒸汽进入反应器,用流化床反应器代替石英舟,使乙醇蒸汽与催化剂混合更加均匀,有利于SWCNTs的生成。采用MgO催化剂载体,易于用浓HCl对产物进行提纯。拉曼光谱和透射电镜（TEM）分析结果表明,通过该方法合成的SWCNTs具有无定型碳含量少、管径均匀等特点。     

铁/碳纳米管催化剂CVD法制备碳纳米管

以乙烯为碳源,碳纳米管负载铁基为催化剂,于790℃制备了平均直径约为30 nm的多壁碳纳米管。研究了700~850℃范围内碳纳米管产物的形貌特征和纯度,并与以Al2O3负载铁基作为催化剂的产物进行了比较。利用SEM、TEM、拉曼光谱,对催化剂和产物进行了表征。发现在最佳反应温度下,两种催化剂制备的碳纳米管形貌、直径分布范围及平均直径相当,但以碳纳米管负载铁基为催化剂,产量明显提高100%,且不具有难处理的氧化物载体,纯度很高。     

Floating Catalyst Chemical Vapor Deposition Patterning Nitrogen-Doped Single-Walled Carbon Nanotubes for Shape Tailorable and Flexible Micro-Supercapacitors

Micro-supercapacitors (MSCs) as high-power density energy storage units are designed to meet the booming development of flexible electronics, requiring simple and fast fabrication technology. Herein, a fast and direct solvent-free patterning method is reported to fabricate shape-tailorable and flexible MSCs by floating catalyst chemical vapor deposition (FCCVD). The nitrogen-doped single-walled carbon nanotubes (N-SWCNTs) are directly deposited on a patterned filter by FCCVD with designable patterns and facilely dry-transferred on versatile substrates. The obtained MSCs deliver an excellent areal capacitance of 3.6 mF cm⁻² and volumetric capacitance of 98.6 F cm⁻³ at a scan rate of 5 mV s⁻¹ along with excellent long-term cycle stability over 125 000 circles. Furthermore, the MSCs show good performance uniformity, which can be readily integrated via connection in parallel or series to deliver a stable high voltage (4 V with five serially connected devices) and large capacitance (5.1 mF with five parallel devices) at a scan rate of 100 mV s⁻¹, enabling powering the light emitting displays. Therefore, this method blazes the trail of directly preparing flexible, shape-customizable, and high-performance MSCs.     

单壁碳纳米管能隙的密度泛函研究

采用基于广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)的密度泛函方法(DFT)对不同直径的一组锯齿型碳纳米管进行了能隙计算,将得到的结果相互对比并与实验数据进行对比,得到了一组单壁锯齿型碳纳米管的能带特征,发现其能隙值在0～1.4eV变化,同时也显示了GGA与LDA在计算结果上的细微差别。利用计算所得的能隙值得出能隙与碳纳米管直径间的关系,发现能隙值随半径的增大不成反比性质,而是随着半径的增大成振荡起伏。     

用探孔场发射显微镜研究单壁碳纳米管的场发射

探孔场发射显微镜可以观测样品的场发射图象,又能测量局域场发射电流和总场发射电流与电压的关系.本文利用具有二维调节探孔位置的场发射显微镜装置测量了单壁碳纳米管场发射图象不同区域、不同吸附状态和经过热处理后的I-V特性.     

碳纳米管制备及其生长机制研究

采用乙醇催化燃烧法,以钴盐作为催化剂先体、薄铜片作为基底制备碳纳米管。分别以氯化钴、硝酸钴和硫酸钴作为催化剂先体,研究了不同催化剂先体对碳纳米管生长的影响;利用扫描电镜,透射电镜对碳纳米材料的形貌和结构进行了表征,研究了不同钴盐的催化剂先体对碳纳米管形态与结构的影响,讨论了碳纳米管的生长机制。实验发现,其他制备条件相同,当催化剂先体为氯化钴时,碳纳米管与大量絮状杂质缠绕在一起;当催化剂先体为硝酸钴时,碳纳米管容易形成弯曲、不规则的波浪形结构;而当催化剂先体为硫酸钴时,实验所得的碳纳米材料几乎全为取向规则、直径均一的碳纳米纤维,只观察到少量碳纳米管。     

碳纳米管制备及其生长机制研究

采用乙醇催化燃烧法，以钴盐作为催化剂先体、薄铜片作为基底制备碳纳米管。分别以氯化钴、硝酸钴和硫酸钴作为催化剂先体，研究了不同催化剂先体对碳纳米管生长的影响；利用扫描电镜，透射电镜对碳纳米材料的形貌和结构进行了表征，研究了不同钴盐的催化剂先体对碳纳米管形态与结构的影响，讨论了碳纳米管的生长机制。实验发现，其他制备条件相同，当催化剂先体为氯化钴时，碳纳米管与大量絮状杂质缠绕在一起；当催化剂先体为硝酸钴时，碳纳米管容易形成弯曲、不规则的波浪形结构；而当催化剂先体为硫酸钴时，实验所得的碳纳米材料几乎全为取向规则、直径均一的碳纳米纤维，只观察到少量碳纳米管。     

ECCVD法制备单壁碳纳米管

采用催化化学气相沉积法,以乙醇作为碳源,二茂铁为催化剂前驱体,高纯度的N2和3%H2/Ar为载气,在反应温度850℃下,制备出了高质量的单壁碳纳米管。采用该方法制备单壁碳纳米管,具有反应温度相对较低以及碳源(液态乙醇)丰富、廉价的优点。分别采用SEM,TEM和喇曼光谱等手段对制备出的样品进行了微观结构表征,并对表征结果进行分析计算。结果表明单壁碳纳米管集结成束状,直径约为1.2nm,其直径分布范围较窄,缺陷较少,产量相对丰富。     

激光功率对连续CO2激光制备单壁碳纳米管的影响

在室温下用大功率连续CO2激光制备单壁碳纳米管，测量了500～850W激光功率下产生的碳纳米管样品的透射电镜和拉曼(Raman)光谱，对单壁碳纳米管的生长条件和直径分布与激光功率的关系进行了研究，实验证明在长波长激光制备单壁碳纳米管中，激光功率对单壁碳纳米管的形成和管径的大小起着关键的作用。激光功率越高，单壁碳纳米管的产率越大。对不同管径的单壁碳纳米管，激光功率较高所制备得到的平均管径较大。