碳纳米管在电子器件上的应用 pdf.pdf

碳纳米管在电子器件中的应用 柴宝燕 SC130140018 张攀德 S 摘要： 碳纳米管有着众多独特的性质，尤其是它的电学性质，使得它在电子器件方 面有巨大的用处。近几年来对它的研究在突飞猛进的发展，而且随着研究的进一 步深入，碳纳米管的用途越来越广。本文在阐述碳碳纳米管的发展、结构和独特 性质的基础上重点讲述了碳纳米管在电子器件中的应用。 关键字：碳纳米管、电子器件 Application of Carbon Nanotube in Electronic Devices Abstract ： Carbon Nanotube has many extraordinary properties, especially its electrical properties, making it have great influence in electronic devices. In recent years, the study of it develops by leaps and bounds, and along with the further research ,we find carbon nanotube’s application is more and more widely. This article describes emphatically on the application of the electronic device, based on the development, structure and the unique properties of carbon nanotubes. Keywords: Carbon Nanotube, electronic device 1 碳纳米管的发展 碳纳米管的研究历史可以追溯到 1889 年，一项专利中描述了制备一维碳纳 米管材料的方法，这个产物中就可能含有 CNTs[1] 。1970 年，法国科学家 Endo 用气相生长技术合成了直径为 7nm 的碳纤维，但是由于当时他没有对这些碳纤 维结构进行深入表征和研究，所以并没有引起人们的关注。直到 1991 年，日本 NEC 公司科学家Iiljima 真空电弧蒸发石墨电极，并对产物做高分辨率透射电镜 观察意外发现了一种外径为 515 nm、内径 213 nm、仅由两层同轴类石墨圆柱面 叠合而成的碳结构。通过进一步的分析表明，这种管完全由碳原子构成，并可以 看成是由单层石墨六角网面以其上某一方向为轴，卷曲 360°而形成的无缝中空 管。相邻管子之间的距离约为 0.34 nm ，与石墨中碳原子层与层之间的距离 0.335 nm 相近，所以这种结构一般被称为碳纳米管，这是继 C60 之后发现的碳 的又一同素异形体，是碳团簇领域的又一重大科研成果，并将结果发表到《自然》 [2] 杂志上，引起轰动，因此Iiljima 被公认为CNTs 发现者 。 之后，碳纳米管以其独特的结构和奇特的物理化学特性引起世界上各个领域 的科学家的关注，并致力于研究这种新材料的性能及应用。1993 年，美国 IBM 公司Bethune 等人和Iiljima 同时报道了采用电弧法，在石墨电极中添加一定的催 化剂，得到仅有一层管壁的碳纳米管，即单壁碳纳米管。1996 年，Smallery 等 人合成了成行排列的碳纳米管束。同年，中科院物理所解思深等人用化学气相法 [3] 制备出面积达3mm×3mm 的大面积碳纳米管阵列 。 2 碳纳米管的结构 碳纳米管是由碳元素构成的一个中空管状结构，可以由单层或多层石墨六边 形网格平面（石墨片）沿手性矢量卷绕而成的无缝、中空的微管，径向尺寸为纳 米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上由碳原子的五边形封顶，是一种 特殊结构的一维量子材料。 碳纳米管的每个碳原子采取sp2 杂化，相互之间又碳-碳σ 键结合，由六边形 组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架。由于在六边形结构中可能混杂了五边形 和七边形，在出现的地方由于张力的关系导致碳纳米管向外凸出或凹进，因此碳