碳纳米管在电子器件中的应用

　　自从1991年日本NEC的电镜专家ima发现碳纳米管（carbonnanotube）以来，碳纳米管（CNT）作为一种新型的纳米材料，以其独特的物理、化学特征，重要的基础研究意义及在分子电子器件和复合材料等领域的潜在应用价值，日益受到人们的关注对它的应用研究主要集中在复合材料、氢气存储、电子器件、电池、超级电容器场发射显示器、量子导线模板、电子枪及传感器和显微镜探头等领域，已经取得许多重要进展1碳纳米管的结构碳纳米管可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两大类。单壁碳纳米管（SWCNT）由单层石墨卷成柱状无缝管而形成（见），是结构**的单分子材料，它的直径从零点几个纳米到几十个纳米，长度为几基金项目：金陵科技学院校内基金（it-n-2009-017）十个纳米到微米级，甚至毫米级；多壁碳纳米管（MWCNT）可看作由多个不同直径的单壁碳纳米管同轴套构而成。层与层之间距离约为0.34nm，与石墨中碳原子层与层之间的距离0.335nm为同一数量级观测发现多数碳纳米管在两端是闭合的，研究表明碳纳米管端口的帽状部分由于出现了五角形结构且弯曲率较大，使其活动能力更强单壁碳纳米管根据六边环螺旋方向（螺旋角）的不同，可以是金属型碳纳米管，也可以是半导体型碳纳米管，并可以用碳纳米管的螺旋矢量参数（n，m）来表征。当n=m时，称为扶椅型碳纳米管，是金属型碳纳米管；当n=0或m=0时，称为锯齿型碳纳米管；当n和m为不相等的整数时，称为螺旋型碳纳米管锯齿型和螺旋型碳纳米管既可以是金属型碳纳米管，也可以是半导体型碳纳米管如果n-m= 3k（k为非零整数），则为半导体型碳纳米管，否则为金属型碳纳米管管的两端由半个大小相应的富勒烯球封闭。所以富勒烯（如O等）严格来讲也是碳管的一种，即管身长度为0但是需要指出的是，它的性质和一般意义上所指的碳管有很大的差异，所以一般把它单独列开来研究讨论2碳纳米管的性质CNT具有很多奇异的特性，如热力学性质、场发射特性、导电性等，已经引起了世界上众多科学家的极大关注，下面我们简单分类阐述2.1热力学性质CNT具有与金刚石相同的热导和独特的力学性质。理论计算表明，碳纳米管的抗张强度比钢的高100倍；由碳纳米管悬臂梁振动测量结果可以估计出他们的杨氏模量高达1左右，延伸率达百分之几，并具有良好的可弯曲性，可承受弯曲形变并可弯成小圆环，应力卸除后可完全恢复到原来的状态，压力不会导致碳纳米管的断裂这些十分优良的力学性质使它们在很多领域具有潜在的应用前景。

　　2.2场发射特性利用CNT作为场发射电极材料，其优良的场发射电极特性，可以使场发射平板显示器变得更薄更亮更清晰，可以使平板显示技术发生革命性变革，较以往的场发射阴极有如下优势：碳纳米管微小的直径使其具有一个尖锐的发射尖端，同时它又具有良好的导电性，所以碳纳米管端头易形成强电场，非常有利于电子的场致发射；碳纳米管的电子逸出功低，约在1.（h碳纳米管的发射体特性十分稳定，一根金属型碳纳米管生长在位于Si/Si2衬底上的Au电极上，然后用AFM的探针沿箭头方向拖动碳纳米管，使其产生两个强烈弯曲，它们之间一段长约25nm的碳纳米管就形成了一个“库仑岛”

　　Bachtold等制作了以单壁碳纳米管为基础的场效应管演示逻辑电路，单壁碳纳米管构成的晶体管具有高增效快速开关室温可用等特性，而且局部门电路设计可集成多个装置到单个芯片上。

　　Collins等讨论了碳纳米管及碳纳米管集成电路的工程化问题，使碳纳米管在纳米电子器件应用方面又前进了一步。用简单可靠的方法从多壁碳纳米管和单壁碳纳米管管束中选择单根碳纳米管，通过在碳纳米管两端施加电流使其从外向内逐渐氧化<将多壁碳纳米管各层一步一步剥离并测定各层性质，进而选择具有所需要属性的单层，这一过程可从多壁碳纳米管的各层选择呈金属性或半导体性的单层，采用相似方法可从单壁碳纳米管管束中选择出半导体单壁碳纳米管组成纳米场效应晶体管阵列，构成集成电路。

　　4结语基于碳纳米管的电子器件是碳纳米管电子学的核心，这些器件的成功构建使碳纳米管电子学的发展又向前迈进了一大步当碳纳米管的各种电子器件能够成功运用于实践，并进一步构成碳纳米管的集成电路时，碳纳米管电子学将付诸实践尽管面临巨大的挑战，但是解决问题所得到的巨大回报却令人鼓舞。研究人员对这一未知领域的不懈探索，相信不久的将来会有更多惊人的发现