碳納米管-石墨烯混合結構的制備及其電性能研究.pdf

1、碳納米管作為一種新型的納米材料，具有良好的電學、熱學和機械性能，在電子材料和器件領域具有極為廣闊的應用前景。然而碳納米管與金屬電極接觸的肖特基勢壘較大，嚴重影響了碳納米管器件的廣泛應用。石墨烯與碳納米管的晶體結構相似，能帶帶隙為零，室溫時的電子遷移率比已知導體都快，同時，石墨烯與碳納米管的接觸肖特基勢壘很小，可以作為碳納米管器件的理想電極。因此，本文構建了石墨烯與碳納米管接觸的混合結構，通過理論模擬和實驗的方法對其電子輸運特性進行理論研

2、究和實驗測量，為其在碳電子器件中的應用打下了基礎。
　　本文首先采用ATK軟件建立了不同結構的碳納米管/石墨烯混合結構模型，模擬計算了混合結構的電子輸運特性。通過計算，了解重疊距離、石墨烯邊界取向、邊界氫原子鈍化以及石墨烯的缺陷、拉伸、與碳納米管垂直距離對于電子透射系數(shù)的影響。計算了混合結構中電子輸運路徑、電流密度和電子密度，發(fā)現(xiàn)電子輸運主要是碳納米管邊界距離石墨烯最近的碳原子之間，但碳原子之間沒有形成化學鍵影響了電子的彈道輸運特

3、性。通過不同偏壓下的電子透射系數(shù)得到I-V特性曲線，表明混合結構保持了碳納米管的半導體特性。計算結果為碳納米管/石墨烯混合結構器件的設計制備提供理論參考。接著研究了碳納米管/石墨烯混合結構的制備工藝，通過光刻、剝離、石墨烯的轉(zhuǎn)移、刻蝕等工藝步驟制備出金屬測試電極和圖形化的石墨烯電極，采用介電電泳的方法在石墨烯電極之間裝配碳納米管，構成碳納米管/石墨烯混合結構。研究了退火對石墨烯電極的影響以及對混合結構直流電阻特性的影響。并對混合結構的直