拓扑缺陷对碳纳米管电学性能的影响

在紧束缚近似基础上,利用扩展的Su-Schriffer-Heeger(SSH)模型,在实空间中计算了理想的"zigzag"碳纳米管中分别引入5/7,5/6/7,5/6/6/7拓扑缺陷所构成的(9,0)-(8,0),(9,0)-(7,0)和(9,0)-(6,0)三种系统的能带结构和电荷密度,并对这三种系统的计算结果进行了比较.结果表明,拓扑缺陷五边形和七边形在碳管中沿轴向的不同分布对碳管电学性能的影响明显不同.因此,可以研制出基于这些异质结的不同电子器件基元.     

含缺陷碳纳米管的力学性质研究

本文采用全电子密度泛函理论,研究了带有不同拓扑缺陷的碳纳米管在单轴拉伸下的力学性质。计算结果表明：带有7元环和8元环拓扑缺陷的碳纳米管力学性质很接近。两端施加给定轴向应变,二者的能量曲线几乎都在应变约为6．5％时与完好管的能量曲线相交。这表明在拉伸荷载作用下,触发8环和7环拓扑缺陷的临界应变几乎相同。但对于含有9元环拓扑缺陷的碳纳米管,在所考虑的拉伸范围内其能量远高于相应的完好管。这表明此种缺陷形式很难被拉伸加载方式所触发。     

异质栅碳纳米管场效应管电学特性研究

采用一种量子力学模型,研究了类MOSFET型碳纳米管场效应管(CNTFET)的电流特性.该模型基于二维非平衡格林函数(NEGF)方程和泊松(Poisson)方程自洽全量子数值解.结合器件的工作原理,研究了器件结构尺寸效应,比较分析单栅、异质栅CNTFET的电学特性.研究结果表明,与单橱结构相比,异质栅器件结构具有更低的泄漏电流、更高的电流开关比,并且,在15 nm技术节点以上,异质栅CNTFET器件能够较好地满足ITRS'10的相关性能指标要求.     

有机层界面电荷聚集及其对OLED性能的影响

采用金属Al、合金Mg:Ag以及复合层LiF-Al作为阴极材料,利用真空加热蒸镀法制备了异质结有机发光器件(OLED),研究了阴极材料与器件有机层界面电荷聚集之间的关系.结果表明,界面电荷聚集与阴极材料密切相关,LiF-Al复合层阴极器件的界面聚集电荷最少,而Al金属阴极器件的界面聚集电荷最多.同时,通过测试器件的光电性能,进一步研究了阴极材料对OLED发光特性的影响.实验结果显示,LiF-Al复合层阴极器件具有最大的发光亮度和效率、最小的启亮电压和驱动电压.     

(8, 0)碳纳米管/碳化硅纳米管异质结输运特性的研究

A two-probe system of the heterojunction formed by an （8, 0） carbon nanotube （CNT） and an （8, 0） silicon carbide nanotube （SiCNT） was established based on its optimized structure. By using a method combining nonequilibrium Green＇s function （NEGF） with density functional theory （DFF）, the transport properties of the het-erojunction were investigated. Our study reveals that the highest occupied molecular orbital （HOMO） has a higher electron density on the CNT section and the lowest unoccupied molecular orbital （LUMO） mainly concentrates on the interface and the SiCNT section. The positive and negative threshold voltages are ＋1.8 and -2.2 V, respectively.     

基于拓扑绝缘体异质结的宽带太赫兹探测器

二维材料中的新量子态对凝聚态物理和现代光电器件的发展具有重要意义。然而具有宽带、室温和快速响应能力的太赫兹光电探测技术,由于缺乏暗电流和光吸收之间的最佳平衡,仍然面临着巨大的挑战。在这项研究中,作者合成了新型拓扑绝缘体材料GeBi₄Te₇,并搭建了其与Bi₂Te₃的范德华异质结,以实现高灵敏度的太赫兹光电探测器。在平面金属-材料-金属结构中实现了在室温下将低光子能量太赫兹波段直接转化为光电流。结果表明,基于Bi₂Te₃-GeBi₄Te₇的太赫兹光电探测器能够实现0.02～0.54 THz的宽谱探测,且具有很高的光响应率(在0.112、0.27、0.5 THz下分别为592 V·W^-1、203 V·W^-1、40 V·W^-1),响应时间小于6μs。值得注意的是,它被用于高频太赫兹的成像应用演示。这些结果为Bi₂Te₃     

氧敏化对多晶PbSe薄膜结构和电学性能的影响

采用电化学沉积法在酸性电解液中制备n型Cu2O薄膜, 并对其进行Cl掺杂, 制备Cu2O-Cl结构。然后利用连续离子吸附法在样品薄膜上复合PbS量子点。通过SEM和UV-vis对样品进行表征, 并对样品的光电化学性能进行了测试。结果表明, 未掺杂的Cu2O对PbS量子点的吸附能力较强一些, 经PbS敏化后的样品在太阳光谱的吸收拓展到了近红外区, PbS/Cu2O和PbS/Cu2O-Cl复合结构的光电化学性能均有所增加, 尤其是短路电流密度。PbS复合后的样品转换效率最高仅为0.67%, 主要原因是两者能级的不匹配, 形成异质结时引入界面态, 得不到理想的转换效率。     

(8, 0)氮化硼/碳纳米管异质结的电子结构

异质结的能带结构是研究其构成器件工作机理的基础。建立了（8,0）氮化硼纳米管和碳纳米管构成的异质结的不同模型,其界面分别由碳氮键和碳硼键构成。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对该模型进行了结构优化, 异质结的结构重构主要发生在其界面上;异质结的最低空轨道和最高占据轨道同时位于构成异质结的碳纳米管侧。在采用平均键能法计算了异质结的带阶后,绘制了（8,0）氮化硼/碳纳米管异质结的能带结构。     

碳纳米管非对称接触结构制作及电学性能研究

实验研究了多根或单根单壁碳纳米管与非对称金属电极接触结构的制作方法。先用介电泳方法(DEP)将碳纳米管定向排列在Au电极对之间,再用电子束光刻(EBL)在碳纳米管的一端加工Al电极,获得多根碳纳米管与金铝电极的非对称接触结构。先用EBL在Au电极对一端覆盖Al电极,再用DEP排列碳纳米管,实现单根碳管与金铝电极的非对称接触结构。非对称结构器件的电学测试研究表明,器件的I-V曲线不再对称,呈现出整流特性。     

碳纳米管随机网络场效应晶体管电学性能分析

利用电子束蒸发技术在Si衬底形成Au电极作为底栅电极,在底栅电极上生长SiO₂薄膜。超声分散CVD法合成的商用单壁碳纳米管(SWCNTs),使用匀胶机将单壁碳纳米管悬浮液均匀旋涂于SiO₂薄膜上。再利用荫罩式电子束蒸发技术,在单壁碳纳米管随机网络薄膜表面制备漏源电极。该工艺过程避免了碳纳米管过多的化学接触,有效地保护了碳纳米管的性状。在室温条件下对器件电学性能进行测试和分析。使用该方法制备的单壁碳纳米管随机网络薄膜场效应晶体管,具有器件性能稳定、重复性和一致性较好等优点,并可用于构建碳纳米管逻辑电路。该方法对于研究基于碳纳米管的大规模、低成本的集成电路,具有较高的借鉴价值。     

碳纳米管的分子动力学模拟

碳纳米管的纳米级尺寸在很大程度上限制了人们对它的了解、测试与观测，严重地影响了它的发展和应用。因此，必须有简单可行的方法来合理计算、测量碳纳米管的各种特性，计算机模拟无疑是研究这种特殊材料的极佳方法。采用分子动力学模拟的方法，来模拟碳纳米管的物理特性。首先模拟了碳纳米管的热稳定性，发现单壁开口碳纳米管的热稳定性将随着管径的增大而变差，同时开口碳纳米管在真空中保持稳定的极限温度在3000K左右。接着模拟了两根开口碳纳米管的碰撞过程以及成键情况，模拟结果表明在开口端的碳原子非常活跃，极易与其它活性原子成键并且形成新的分子结构，这预示了只要使用一些简单的切割和组合就可以用碳纳米管组成纳微机械；最后对碳纳米管轴承结构的研究显示出碳纳米管之间仅仅存在很小的范德华力，这种独特的特性预示着碳纳米管构成的纳微机械会有卓越的机械特性。     

碳纳米管高温热稳定性与结构的关系

使用分子动力学方法对单壁碳纳米管高温下的结构进行了计算机模拟。对扶手椅结构（10，10）和（20，20）的单壁碳纳米管进行了模拟，结果表明，碳纳米管开关端由于能量弛豫过程，直径比内部略大，在温度逐渐升高之后，构成纳米管的碳原子逐渐偏离晶格位置，小直径的碳纳米管在3000K温度之下结构是稳定的；直径小的碳纳米管的高温热稳定性比直径大的碳纳米管要好。     

最佳碳纳米管场发射阴极阵列密度的研究①

碳纳米管(CNT)作为理想的场发射阴极材料。它在场发射阴极阵列中的密度与阴极的场发射性能有着非常密切的关系。本文通过模拟计算找出了最佳碳纳米管场发射阴极阵列密度，并通过实验进行了验证。实验证实浓度为2．5％的碳纳米管浆料制得的阴极有最佳的阵列密度。     

基于碳管/石墨烯/GaAs双异质结自驱动的近红外光电探测器

基于单壁碳纳米管(SWCNT)/单层石墨烯/GaAs双异质结结构构筑了自驱动近红外光电探测器,利用GaAs优异的光电特性和石墨烯的高载流子迁移率特点,该光电探测器在无偏压情况下光电响应率可达393.8mA/W,比探测率达到6.48×1011 Jones,开关比为103。而且,利用半导体性SWCNT对近红外光子的高吸收特性以及SWCNT/石墨烯异质结对SWCNT产生光生载流子进行有效分离,使得该双异质结光电器件的光谱响应可拓展至1 064nm,突破了GaAs自身的响应极限860nm。     

单根碳纳米管场致发射表面电荷分布研究

考虑碳纳米管尺寸及端帽形状,计算得到了比较精确的金属型纳米管表面电荷密度相对分布曲线。与先前的理论结果作比较,消除了曲线上的波动,曲线相对抬高,尖端附近电荷量所占比例减小。进一步研究了长度、半径和长径比对电荷密度相对分布曲线的影响,表明长度主要影响管身电荷密度相对分布,半径主要影响尖端电荷密度相对分布。在忽略其他条件影响下,长径比相同的碳纳米管,电荷密度相对分布曲线趋势完全相同。     

填充材料与后处理对印刷型碳纳米管冷阴极的影响

采用丝网印刷法制备了由不同填充材料组成的碳纳米管冷阴极,并采用电场处理来改善其场致发射性能.采用扫描电子显微镜对处理前后样品的表面进行表征,结果表明了电场处理会使阴极中的碳纳米管暴露出来.通过优化填充材料并结合阴极的后处理,我们得到了低电压工作下的均匀发射,并实现了在二极结构场发射显示器中的可寻址显示.     

碳纳米管原子力显微镜针尖的研究进展

碳纳米管具有很小的半径、较高的纵横比、高的柔软性能、独特的化学结构和确定的电子特性，这一系列性质使得它很适合用作原子力显微镜针尖。针尖的制作原先是手工操作，目前应用较广泛的是化学汽相沉积法（CVD）。这种针尖使朱子力显微镜的分辨率得到很大的提高，纳米操纵能力大大加强。     

锯齿型单壁碳纳米管的光电性质

应用基于广义梯度近似的密度泛函理论中的简化广义梯度近似方法(PBE)对(7,0)至(18,0)锯齿型单壁碳纳米管在极化与非极化条件下从紫外波段到近红外波段的光电性质分别做了理论计算,得到了锯齿型碳纳米管的各光学常数峰值和各光学常数峰值所对应的波长与其手性参数n之间的对应关系和变化趋势。结果表明:除反射率和损耗外的各光学常数的峰值是随着n的增大而减小的;除反射率峰值对应波长外,其它光学常数的峰值对应的波长值随着n的增大逐渐趋于一个恒定值。     

可控排布碳纳米管及其分析

以单壁和多壁碳纳米管为材料 ,采用液面排布转移技术 ,在经预处理的基底上形成了按一定取向排列的分子层 ,并对其进行了AFM和Raman偏振谱、紫外 可见光到近红外吸收谱等的分析。结果表明采用这一方法制备的碳管排布层中碳纳米管取向一致 ,每次转移的厚度一定。因此可通过一层层的转移来控制制作多层排布结构。采用这种工艺 ,在具有不同电极的基片上沉积纳米材料 ,可制成不同的纳米器件。