高定向热解石墨表面局域导电增强现象的扫描探针显微学研究

基于导电型原子力显微镜和扫描隧道显微镜的对比观察,研究高定向热解石墨表面上残留石墨片的导电增强现象.根据样品电阻的测量数据,将这种现象归结为导电针尖与石墨表面的点接触问题,并且发现接触电导和接触点处局域的电子密度成正比,从而确定石墨表面的局域导电增强现象的原因在于残留在石墨表面的石墨片具有较高的电子密度. 关键词： 扫描隧道显微镜 导电原子力显微镜 高定向热解石墨 导电性     

导电PI/纳米炭黑复合材料的制备和测试

以均苯四甲酸二酐、4,4'-二氨基二苯醚、炭黑为主要原材料制成填充型导电PI/纳米炭黑复合材料.经电子显微镜及伏安法等对其性能进行表征,结果发现:掺入纳米炭黑能使PI的导电能力增强,且这种能力随炭黑掺入量增加而提高,但是炭黑含量继续增加却会引起聚合物体系中团聚现象的加剧,导致导电能力下降,当掺入量为6%时复合材料导电性能达最好,电阻为4.02×106 Ω.     

钯金属吸附对半导体性碳纳米管电输运的影响

利用物理蒸发技术,在半导体性的碳纳米管上沉积钯金属,利用导电原子力显微镜检测钯吸附对碳纳米管电输运的影响.结果表明:沉积的钯在碳纳米管上形成纳米颗粒,随着钯颗粒密度的增加,半导体性碳纳米管逐渐向金属性转变.利用第一性原理计算了吸附有钯原子的半导体性单壁碳纳米管的能带结构.研究发现,钯的覆盖率越高,其禁带宽度越窄,直至为零,定性说明了实验结果的合理性. 关键词： 单壁碳纳米管 钯纳米颗粒 导电原子力显微镜 第一性原理计算     

导电原子力显微镜及其应用

简要介绍了导电原子力显微镜的产生和应用的历史,讨论了导电原子力显笛镜的特点、工作原理以及工作方式,对近几年来利用导电原子和实际应用的情况进行了介绍。导电原子力显微镜需要进一步发展的地方也作了阐述     

基于铟锡氧化物/Ti复合电极的高亮度碳纳米管场致发射冷阴极

通过制作亲碳性铟锡氧化物(ITO)/Ti复合电极,改善移植型碳纳米管(CNT)冷阴极的导电电极与CNT膜层之间附着性能,从而消除CNT与电极间的界面势垒和非欧姆接触对CNT阴极场发射均匀性和稳定性的影响.采用磁控溅射技术和丝网印刷工艺制作了ITO/Ti基CNT阴极.用X射线衍射仪和场致发射扫描电子显微镜表征CNT阴极结构,结果显示热处理后的ITO/Ti基CNT阴极中可能有TiC相生成,从而使得导电电极与CNT形成有中间物的强作用体系.该体系降低甚至消除电极与CNT之间的界面势垒,增加了CNT与电极间形成欧姆接触的概率.用四探针技术分析电阻率,结果表明ITO/Ti复合电极具有电阻并联效果,CNT阴极导电性能提高.场致发射特性测试表明ITO/Ti基CNT阴极的场致发射电流达到384μA/cm2,较普通ITO基CNT阴极的场致发射电流有显著提高,能够激发测试阳极发出均匀、稳定的高亮度荧光.制作ITO/Ti复合电极是实现场致发射稳定、均匀的低功耗CNT阴极的有效途径.     

压电式纳米发电机的原理和潜在应用

纤锌矿结构氧化锌纳米线具有半导体性能和压电效应。用导电的原子力显微镜探针针尖去弯曲竖直生长的氧化锌纳米线，在纳米线的内部和外部分别造成压缩和拉伸，这种独特结构导致了弯曲纳米线的内外表面产生反极性的极化电荷，借助半导体性质的氧化锌纳米线和其金属尖部的肖特基势垒将电能暂时储存在氧化锌纳米线内，并可用导电的原子力显微镜探针接通这一电源，向外界输电，从而完美地实现了在纳米尺度上把机械能转化为电能。该纳米发电机的发电效率可以达到17％-30％，此项重要的科学发现将为自发电式纳米器件奠定物理基础。文章介绍了它的工作原理和潜在应用。     

磷离子注入纳米金刚石薄膜的n型导电性能与微结构研究

系统研究了磷离子注入并在不同温度退火后的纳米金刚石薄膜的微结构和电学性能.研究表明,当退火温度达到800 ℃以上时,薄膜呈良好的n型电导.Raman光谱和电子顺磁共振谱的结果表明,薄膜中金刚石相含量越高和完整性越好,薄膜电阻率越低. 这说明纳米金刚石晶粒为薄膜提供了电导.1000 ℃退火后,薄膜晶界中的非晶石墨相有序度提高,碳悬键数量降低,薄膜电阻率升高.薄膜导电机理为磷离子注入的纳米金刚石晶粒提供了n型电导,非晶碳晶界为其电导提供了传输路径. 关键词： 纳米金刚石薄膜 n型 磷离子注入     

螺旋位错对螺旋型硒化铋纳米片电学特性的影响

利用场效应晶体管和导电原子力显微术,系统研究了螺旋型和平面型硒化铋纳米片的电学特性.结果显示,两种纳米片均体现出高的电导率及类金属导电特性.与平面型样品相比,有更高的载流子浓度和更低的迁移率.导电原子力显微术表征表明,螺旋型纳米片中的螺旋位错边缘相比平台有更高的电导,反映出螺旋位错可以提供更多的载流子.补偿了样品的低迁移率特性,提升了样品的电导率.     

飞秒激光等离子体单丝导电性能的空间分辨研究

对飞秒激光等离子体单丝的导电性能进行空间分辨研究. 在消除测量时引入的接触电阻的影响后,得到单丝电阻在280-630 kΩ/cm范围. 为了进一步研究单丝的导电性能,对单丝诱导放电能力进行了空间分辨测量. 结果显示,最低放电阈值降低至自发放电的~50%. 从每段细丝的电阻和诱导放电阈值的空间分布看出:在成丝阶段,二者的变化趋势基本一致,细丝的电阻值和放电阈值均在焦点附近出现迅速下降. 将每段细丝的电阻和放电阈值相对应,建立了细丝诱导放电阈值-电阻的线性拟合关系,证实了细丝电阻对放电阈值的影响. 关键词： 飞秒激光 等离子体丝 电阻率 接触电阻     

高柔性PVA-co-PE纳米纤维基复合导电透明膜的制备及性能研究

将具有独特叠层结构的聚乙烯醇-聚乙烯共聚物纳米纤维膜材料与环氧树脂复合,并引入紫外光吸收剂2,4-二羟基二苯甲酮,利用多相之间的强界面相互作用,制备得到了具有高柔韧性、高透明度和高紫外光过滤效果的复合透明膜.在该柔性基底上,通过压力转移法相继复合银纳米线层和还原氧化石墨烯层,形成了相互渗透的导电网络.最终得到面电阻为147Ω/Sq、可见光透过率约80%、紫外吸收率达90%的透明导电复合膜.该导电复合膜显示出良好的拉伸和弯曲性能,并在循环弯曲变形测试下保持良好的电学稳定性.     

一种平行栅碳纳米管阵列阴极的场发射特性研究

建立一种平行栅碳纳米管阵列阴极,利用悬浮球模型和镜像电荷法进行计算,给出碳纳米管顶端表面电场与电场增强因子的解析式. 在此基础上,进一步分析器件各类参数以及接触电阻对阴极电子发射性能的影响. 分析表明,碳纳米管间距大约为2倍碳纳米管高度时阵列阴极的分布密度最佳,靠边缘部位的碳纳米管发射电子能力比其中心部位的大;除碳纳米管的长径比之外,栅极宽度和栅极间距也对电场增强因子有一定作用;接触电阻的存在大幅度降低碳纳米管顶端表面电场与发射电流,而接触电阻高于800 kΩ时,器件对阳极驱动电压的要求更高. 关键词： 平行栅碳纳米管阵列 悬浮球 场增强因子 接触电阻     

缺陷对碳纳米管摩擦与运动行为的影响

本文采用分子动力学方法研究了公度、无公度情况下含空位、Stone-Thrower-Wales(STW)型缺陷的单壁碳纳米管(SWCNT)在石墨基底上的摩擦与运动行为.结果表明,公度时缺陷的存在导致了界面局部无公度,减小了摩擦.随着碳纳米管底部STW缺陷的增多,碳纳米管变形增大,侧向力波动的幅值减小,局部无公度性增强,摩擦减小.含空位缺陷的碳纳米管所受的摩擦力明显大于含STW缺陷的碳纳米管,原因在于含空位缺陷的碳纳米管在运动的后期出现了明显的翻转现象,增大了能量耗散.无公度时,碳纳米管与石墨基底间的摩擦力很小,缺陷对其摩擦力影响不大,原因在于无论是否含有缺陷,碳纳米管与石墨组成的界面的无公度性差别不大.     

Molecular dynamics simulation on mechanicalproperty of carbon nanotube torsional deformation

In this paper torsional deformation of the carbon nanotubes is simulated by molecular dynamics method. The Brenner potential is used to set up thesimulation system. Simulation results show that the carbon nanotubes can bear larger torsional deformation, for the armchair type (10,10) single wall carbon nanotubes, with a yielding phenomenon taking place when the torsional angle is up to 63$^{\circ}$(1.1rad). The influence of carbon nanotube helicity in torsional deformation is very small. The shear modulus of single wall carbon nanotubes should be several hundred GPa, not 1\,GPa as others reports.     

Spin-polarized transport in carbon nanotubes

We present transport measurements of ferromagnetically contacted carbon nanotubes. In both single- and multi-walled nanotube devices, a spin valve effect is observed due to spin-polarized transport. In one single-walled nanotube device, the spin-valve effect is suppressed as the influence of Coulomb charging is observed at around 10 K. To help understand the interplay between the Coulomb charging and the spin-polarized transport we investigated the temperature dependence of the carbon nanotube magnetoresistance.     

碳纳米管包裹的硅纳米线复合结构的热稳定性研究

采用经典分子动力学方法模拟一定直径[111]晶向的硅纳米线填充不同扶手椅型单壁碳纳米管复合结构的加热过程, 通过可视化和能量分析的方法判断复合结构中硅纳米线和碳纳米管的热稳定性. 通过讨论碳纳米管的空间限制作用和分子间相互作用力的关系, 对碳纳米管和硅纳米线的热稳定性变化进行初步解释. 研究发现碳纳米管中硅纳米线的热稳定性和碳纳米管的直径关系密切: 当管径较小时, 硅纳米线的热稳定性有所提高, 当管径增大到一定大小时, 硅纳米线的热稳定性会突然显著地下降, 直到硅纳米线与管壁不存在分子间相互作用力, 硅纳米线的热稳定性才会恢复. 而硅纳米线填充到碳纳米管中对碳纳米管的热稳定性有着明显的降低作用.     

温度对单壁碳纳米管端口结构的影响

利用紧束缚势分子动力学模拟方法，研究了温度在2000—3500 K之间单壁碳纳米管端口结构的变化趋势.研究表明，温度对整个管端口结构起关键作用，计算表明温度在3000K和3500K下碳管两端口在15ps时间尺度内依次闭合，温度高易于使理想单壁碳管端口封闭，且端口封闭导致碳管系统能量的降低.由于Armchair型碳纳米管与相同半径的Zigzag型碳纳米管相比有相对低的应力能，导致Armchair型碳纳米管更易形成端口封闭的结构. 关键词： 碳纳米管 紧束缚势     

管长和管径对单壁碳纳米管电导的影响

基于紧束缚模型，发展转移矩阵方法研究了单壁碳纳米管的导电性质.研究表明，由于卷曲效应，锯齿型(3k,0)管(k为整数)出现窄的电导沟，其大小与能隙一致.在费米能附近，电子输运不仅与管径和管长紧密相关，而且电子在不同能量下可能出现弹道的、扩散的和经典的三种不同输运特征. 关键词： 碳纳米管 转移矩阵 电导     

碳纳米管电子学的研究与进展

简单回顾了碳纳米管的电学性质以及各种基于碳纳米管的电子器伯,最新发现的碳纳米管的双极型性质也作了简单报道，着重讨论了由碳纳米管构成的逻辑电路，阐明了碳纳米管电子学发展过程将遇到的困难和挑战，了碳纳米管电子学的未来和应用前景。     

一种平行背栅极碳纳米管阵列的场增强因子计算

建立一种平行背栅极碳纳米管阵列阴极,基于电场叠加原理,利用镜像电荷法对其进行计算,给出碳纳米管顶端表面电场增强因子。在此基础上,进一步分析器件各类参数对电场增强因子的影响。分析表明,碳纳米管阵列阴极具有最佳阵列密度,其对应碳纳米管间距大约为碳纳米管高度的两倍,靠阴极阵列边缘部位的碳纳米管发射电子能力比其中心部位的大。除了碳纳米管的长径比之外,栅极宽度、栅极厚度和栅极间距等也对电场增强因子有一定的影响:栅极越宽,场增强因子越大;而栅极厚度、栅极间距越大,场增强因子就越小。     

双壁碳纳米管电浸润现象的分子动力学模拟

在单壁碳纳米管电浸润现象原子模拟的基础上,对双壁碳纳米管的电浸润现象进行了计算机模拟.运用经典分子动力学方法结合一个宏观的电毛细管模型模拟了双壁碳纳米管在水银中的电浸润过程,对不同内管尺寸情况下的浸润现象作了研究和比较.计算结果表明双壁碳管和单壁碳管的电浸润过程存在很大的不同,双壁碳管的内管在电浸润过程中起到重要的作用：当改变双壁碳管中内管的尺寸时,浸润现象会产生很大的改变. 关键词： 双壁碳纳米管 电浸润 分子动力学