单壁碳纳米管拉曼光谱及电输运性质研究.pdf

兰州大学
博士学位论文
单壁碳纳米管拉曼光谱及电输运性质研究
姓名:高平奇
申请学位级别:博士
专业:凝聚态物理
指导教师:贺德衍
20100501
摘要颗粒,制备出新奇的春辖峁埂!猄金纳米颗粒。拉曼光谱测量表碳管沟道中的电流;艽髦啤!7窳说绾傻慕鹉擅卓帕3涞鄙⑸渲行模明显低于文献报道的实验和理论值。显著的拉曼红移可归因于内建张应力作用,用红外激光退火可以使应力释放,拉曼峰向高波数移动。较大直径的碳纳米管具有相对较小的曲率效应,更容易受到内建应力的影响。均匀应力的存在为利用应力工程调制碳管能带结构提供了可能。的两种激光激发平均直径为腟束中金属性和半导体性碳管,原拉曼模在负栅压下向高波数移动并伴随着峰宽的窄化,但对正偏压无响应。这一发现证明了在写嬖贙闯O窒螅鹗粜蕴脊艿腖幽K孀热声子,并且在通常的校蟠蟮凸懒顺牡锥陨拥纳⑸洹其次,用电子束蒸发和快速热退火工艺在砻孀宰樽傲私鹉擅库仑阻塞引起的单电子效应可以用两种机理解释:ぬ鼗评莞叨鹊髦啤!库仑阻塞效应主导着对金纳米颗粒的电注入过程,~旦在电极附近的金纳米颗粒俘获了电荷,其静电势能的改变会影响到接触附近肖特基势垒的高度,进而影响它们改变了沿碳管沟道的局部电势,缩短了电荷在碳管中传输的平均自由程,进本论文研究了单壁碳纳米管睦馄缀偷缡湓颂匦浴首先,利用共振拉曼光谱研究了约钢滞饨缱饔茫ㄓαΑ⒕驳注入和纳米颗粒修饰等的响应。对较大直径超长碳管中反常拉曼光谱的研究发现,沿着碳管轴向特征拉曼光谱、ê虶’峰分别位于、和~,均在⌒。发现金属性碳管中,费米能级的变化而变化,为利用拉曼光谱原位监测沟道中载流子浓度提供了可能。在源、漏偏压作用下的拉曼光谱测量发现,随着单位长度系功率消耗的增加,逑虻筒ㄊ揭疲ㄐ瓮敝鸾フ箍怼U庖幌窒笏得鞑明,表面金属纳米颗粒的库仑作用改变了牡缱咏峁埂5缡湓瞬饬糠⑾郑当温度低于保诔ぴ的导电沟道中观察到强烈的电流振荡。这种而引起电流振荡。鼍州大学博士学位论艾
关键词:碳纳米管,拉曼光谱,应力,静电注入,库仑阻塞,场效应管,纳米借助于纳米碳链春辖峁梗谝淮蜗晗秆芯苛擞≡踊囊晃荚链的拉曼谱和电学特性。发现纳米碳链春辖峁咕哂卸捞氐牧苛讼咛匦裕呈现非线性电学特性,电导随温度的变化遵从幂指数关系,类似于魈濉低温下观察到均匀的库仑振荡峰,袭明其可用于制作性能优良的睢电耍骷为单分子电学特性的研究创造了条件。成功制备出大面积纳米间距电极阵列,利用交流介电泳技术成功实现了在整个硅片上碳管纳米器件的集成。这一简单且廉价的工艺有望应用于未来分予电路的构建。最后,用低功函数的金属琒珹作为源、漏电极材料制备了性能相匹配,显示出良好的欧姆接触特性。所制备的目9氐缌鞅却笥个数量级,并且在约再次,用传统光刻技术结合自对准的方法制备出间距约为的金属电极,稳定的蚐。和碳管具有较好的亲和性,费米能级与碳管的导带牡嫉缤ǖ澜沓氏殖鼋频朗湓说男灾剩绲荚嘉间距电极,交流电泳,蚐。’皇州大学博士学位论义。
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第一章绪论研究动机銮空た刂菩省】,引入应力增加载流子迁移犁等等。与此同时,直遵循摩尔定律,器件的性能和集成度每三年翻一番АH欢艿轿锢砑藓制备成本的制约,这一进化定律即将到达极致。当器件微缩下,许多物理现象将会出现并制约基器件的进一步发展。例如,氧化层的漏电和短沟道效应崴孀牌骷摺!‘的减小变得越来越严重,同时对沟道和源、漏区的选区掺杂及其浓度的控制也变得更加困难。而且,追求小