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单壁碳纳米管的可控制备及其电性能研究的综述报告 单壁碳纳米管(SWCNT)是一种由单层石墨烯超微滚筒卷成的一维纳米材料。由于其独特的物理和化学特性,SWCNT在电子学、光电子学和催化等领域具有广泛的应用前景。在过去的二十年中,人们已经开发出了许多方法来制备SWCNT,并研究了它们在电子传输、化学反应和生物学等方面的性能。本文将综述SWCNT的可控制备方法以及它们在电子器件中的电性能。 一、制备方法 SWCNT的制备可以通过两种方法:底部上生长法和顶部下生长法。底部上生长法是通过电化学沉积、化学气相沉积和活性气相沉积等方法,将导体上的碳纳米管以逐层生长的方式制备出来。这种方法能够产生高纯度、高品质的SWCNT,但是它具有较低的生长速度和生长过程中的副反应可能会导致生产难度。另一方面,顶部下生长法是通过化学汽车沉积,将金属催化剂(如铁、镍或钴)渗透到多孔硅表面上,然后在合适的温度下生长碳纳米管。这种方法具有便捷和高生长速度的优点,但是也容易造成SWCNT的杂质和结构变异。 最近,一些新的制备方法已经出现,例如毛细管等离子体化学气相沉积和化学还原法等,以期获得更多的SWCNT,不同直径和长度的单晶体,满足不同应用的要求。 二、电性能 SWCNT是一种半导体或导体材料,在电气传输和储存中具有极高的转导率和高电子浓度。这些独特的电性能使得SWCNT可以被广泛的应用于电子器件中。在此方面,两种电子传输方式是非常重要的:一是在SWCNT内的导电通量,二是在SWCNT上的铁电场效应。在内部电传输方面,SWCNT的直径和扭曲程度都会影响它们的传导行为。它们的导电通量(GF)随其直径减小而增加,随其带的弯曲程度增高而减少。此外,静电缓慢的曲率和碳管管道界面的时间常数将导致其位置依赖性更弱,从而使其成为一种有希望的电路元器件材料。在铁电场效应方面,SWCNT可以表现出趋肤效应与弱铁电型效应,这种效应是由于SWCNT表面的宽禁带漏洞状态引起的。与金属和半导体表面效应不同,这种表面效应可以调节碳管的导电性与结氧化还原能力。 结论:SWCNT是一种有着广泛应用领域的新型材料。其可控制备方法和优异的电性能使它成为电子、光电子和催化等领域的研究热点。未来,SWCNT将继续在生物传感器、量子计算和新型能源等领域中发挥着重要的作用。