分會(huì)

第四十四分會(huì)：納米碳材料

摘要

大直徑單手性單壁碳納米管（SWCNTs）是碳基電子器件的最終溝道材料。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)器件的應(yīng)用，具有1550nm發(fā)射波長的單壁碳納米管具有潛在的可行性，因?yàn)楣璋雽?dǎo)體可以有效地傳輸該區(qū)域的光。因此，大直徑手性單壁碳納米管在碳基電子電路、量子光源和近紅外探測器中具有重要的應(yīng)用前景。雖然已經(jīng)有了許多分離大直徑單壁碳納米管的方法（如密度梯度超速離心法、凝膠色譜法、雙水相萃取法等），但利用共軛聚合物選擇性分散單壁碳納米管因其操作簡單而被認(rèn)為是一種新興的方法。然而，能夠滿足光電應(yīng)用需求的高純度手性單壁碳納米管卻鮮有報(bào)道。為了實(shí)現(xiàn)高純度、大直徑的單手性單壁碳納米管的分選，我們提出了一種手性單壁碳納米管的分選機(jī)制。在分離過程中，聚合物對(duì)直徑和手性角的選擇性共同決定了單壁碳納米管的最終手性種類和含量。但它只是一個(gè)直徑分布較窄的手性單壁碳納米管。進(jìn)一步純化是獲得單手性單壁碳納米管的關(guān)鍵步驟。梯次超速離心純化法（STUP）和梯次提取法（STEP）也得到了發(fā)展。首次分離出直徑分別為1.24 nm和1.2 nm的新型手性單壁碳納米管（10,8）和（12,5），并均有著90%以上的手性純度，其S11吸收峰和熒光發(fā)射峰均在1500nm左右。通過結(jié)合STEP和STUP策略，有望獲得更窄的手性或單手性單壁碳納米管。這對(duì)于基于聚合物下實(shí)現(xiàn)高純度單手性單壁碳納米管的分離具有重要意義。我們制備了單手性單壁碳納米管場效應(yīng)晶體管。結(jié)果表明，（10,8）SWCNTs薄膜晶體管的開關(guān)比接近107。器件的平均遷移率為51.6cm2·V-1·s-1。這是目前單手性單壁碳納米管晶體管的最佳性能。同時(shí)，納米級(jí)器件的半導(dǎo)體碳管純度達(dá)到99.99%。以上結(jié)果有助于高質(zhì)量手性單壁碳納米管的可控分離，且極大地推動(dòng)了碳基電子和光電集成電路研究和發(fā)展。

關(guān)鍵詞

手性單壁碳納米管;直徑和手性角的選擇性;光電性能

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