碳納米管乳液化及紅外探測器件的基礎研究.pdf

1、I碳納米管乳液化及紅外探測器件的基礎研究摘要隨著紅外焦平面陣列的發(fā)展紅外探測單元的尺寸越來越小傳統(tǒng)的光刻工藝已經很難實現(xiàn)因此有必要研究以納米材料為模板采用自下而上的構筑加工工藝制備納米器件的工藝碳納米管在制備納米器件方面表現(xiàn)出獨特的優(yōu)越性而且在紅外探測方面具有潛在的應用價值但由于采用碳納米管制備器件和性能測試較難目前對碳納米管制備紅外探測器的報道較少研究以碳納米管為探測材料的紅外探測器件的基本原理和制備工藝具有十分重要的實用價值和理論意

2、義本文主要研究了碳納米管的材料基礎和納米器件制備方法及性能在材料基礎方面主要研究了碳納米管的提純和微乳液化并系統(tǒng)研究了碳納米管乳液及無序排列薄膜的電學性質在器件的制備及性能測試方面通過液面排布轉移技術制備納米器件工藝的研究首次制備出了由電極表面有序排列碳納米管組成的紅外光敏器件并測量了該納米器件的電學性質及紅外特性發(fā)現(xiàn)并在實驗上證實了半導性多壁碳納米管作為新型紅外探測材料具有靈敏度高響應時間短的特點通過對制備技術器件結構和性能表征方法的

3、研究為碳納米管在紅外探測納米器件中的應用提供了良好的理論和實驗基礎制備器件所使用的碳納米管應該缺陷少長度適中而目前制備出的碳納米管雜質含量高結構缺陷較多不能滿足制備器件的需求因此在制備器件前需要對碳納米管原料進行一定的提純處理本文中采用空氣氧化和酸處理相結合的方法對電弧法制備的碳納米管進行了提純通過空氣氧化濃鹽酸浸泡混酸反應三個步驟可獲得高純度的碳納米III底表面呈定向排列通過紫外可見光吸收光譜實驗發(fā)現(xiàn)通過多次轉移可獲得特定厚度的有序排

4、列的碳納米管薄膜對采用液面排布轉移技術制備的多壁碳納米管納米器件的電學性質進行了測量結果表明多壁碳納米管納米器件的電流電壓曲線關系符合一維納米材料的經典公式采用液面排布轉移技術制備的碳納米管器件結構可測試出碳納米管本身的電學特性采用施加柵壓的方法確定了本實驗采用的碳納米管材料中的載流子類型為電子嫁接前后碳納米管電學性質的比較表明有機嫁接可使碳納米管材料從p型電導轉變?yōu)閚型對該碳納米管納米器件的紅外特性研究表明采用電激活的方法可使器件中除

5、半導性以外的碳納米管燒斷由半導性多壁碳納米管組成的納米器件對紅外光表現(xiàn)出高靈敏度103和短的響應時間400mS并具有較高的穩(wěn)定性和可重復性顯示該納米器件在紅外探測方面具有誘人的應用前景本論文的創(chuàng)新性表現(xiàn)為以下幾點1首次利用液面排布轉移技術在電極表面排布了定向排列的多壁碳納米管并形成了紅外敏感器件在實驗上證明了碳納米管作為紅外探測材料的可行性2研究了碳納米管乳液電導率與濃度及溫度的關系首次提出了適用于碳納米管乳液體系的導電機制3提出了一種