基于硅胶快速吸附的碳纳米管长度分选及其晶体管性能研究

半导体型单壁碳纳米管在分散与分离过程中长度会被截短。在100 nm以下的超短管的存在会增加管间搭接电阻和载流子的散射几率,从而导致器件性能的下降。开发了一种有机体系的硅胶吸附技术。利用硅胶颗粒表面的硅羟基与包裹在碳纳米管表面的聚合物PCz中的N原子形成氢键,成功实现了超短碳管的高效去除,使半导体型碳纳米管的长度分布实现了有效调控。基于长度分选后的碳纳米管制备的晶体管器件,其开态电流和最大跨导达到8.9μA/μm和0.5 mS/μm,比长度未分选的器件分别提高了约300%和250%。

半导体碳纳米管的长度分选及其薄膜晶体管性能研究

半导体型碳纳米管薄膜的高质量制备及其优化对于碳纳米管基电子器件具有重要意义。其中半导体型碳纳米管的长度是影响薄膜质量的重要因素之一。文章通过聚[9-(1-辛酰基)-9H-咔唑-2,7-二基](PCz)成功制备了高纯度半导体型碳纳米管溶液,经过循环沉积工艺,高效地降低了分散液中的短碳管含量,有效地提升了半导体型碳纳米管的平均长度,在此基础上通过标准工艺成功制备了高性能碳纳米管薄膜晶体管。结果显示,优化后的长碳纳米管溶液制备的薄膜晶体管具有优异的电学性能,其开关比高达107,迁移率高达34cm^(2)·V^(-1)·s^(-1),比相应的短管性能提升了3倍。