碳纳米管的生长和输运性质研究

来源 :中国科学院物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zilong2006min
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本文主要对单壁碳纳米管的化学沉积生长和单壁管的一些电学性质进行了研究。 共分为五章,在第一章前言中简单介绍了碳纳米管的发现,结构特征,能带结构和其它研究小组的一些相关研究工作。在第二章中我们用化学湿法生长了单壁管,这种办法的优点是碳管沿着SiO2/Si基片表面生长,控制催化剂浓度可以使碳管在基片表面分布比较稀疏,这样我们用电子束曝光的办法在单根管的两端直接做上电极,避免了净化,提纯,分散过程中有机溶剂或强酸对碳管表面的影响。第三章中我们用碳管制作量子点,在低温下我们观察到了库仑阻塞及单电子隧穿现象,表现为曲线dI/dV~V随着温度的降低在零偏压附近受到抑制,低温下电导随着门电压出现周期性的变化。分析表明量子点的充电能为8.57mV,门电压转化为电子静电势的系数为200。并尝试了用门电压控制量子点上电子的个数,观察量子点中的电子自旋和电极电子自旋的作用。第四章中我们在单根管的两端做上Au/Nb电极,发现样品显示出单极性n型半导体,在低温下偏压正负5伏之间,样品显示出很强的单向导电性,在高的门电压下这种单向导电性消失。我们认为碳管的极性来源于金属碳管之间的电极矩方向,不是由掺杂引起的。单向导电性可能是由于肖脱基势垒不对称引起,在高的门电压下,电子的注入改变了肖脱基势垒的厚度,导致隧穿电流占主导地位,单向导电性消失。第五章我们还测量了一个单壁管网的电阻温度关系和磁阻行为。发现零场下电阻温度关系满足一种EfrosShklovskiivariable-range-hopping(ES-VRH)行为,其负磁阻既不能用二维弱局域化图像,也不能用一维弱局域化描述。磁阻的反常温度依赖关系显示,低温磁阻是弱局域化和ES-VRH机制相互竞争的结果。
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