碳納米管-石墨烯混合結(jié)構(gòu)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(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能，在電子材料和器件領(lǐng)域具有極為廣闊的應(yīng)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(yán)重影響了碳納米管器件的廣泛應(yīng)用。石墨烯與碳納米管的晶體結(jié)構(gòu)相似，能帶帶隙為零，室溫時(shí)的電子遷移率比已知導(dǎo)體都快，同時(shí)，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(gòu)建了石墨烯與碳納米管接觸的混合結(jié)構(gòu)，通過理論模擬和實(shí)驗(yàn)的方法對其電子輸運(yùn)特性進(jìn)行理論研

2、究和實(shí)驗(yàn)測量，為其在碳電子器件中的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
　　本文首先采用ATK軟件建立了不同結(jié)構(gòu)的碳納米管/石墨烯混合結(jié)構(gòu)模型，模擬計(jì)算了混合結(jié)構(gòu)的電子輸運(yùn)特性。通過計(jì)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(jì)算了混合結(jié)構(gòu)中電子輸運(yùn)路徑、電流密度和電子密度，發(fā)現(xiàn)電子輸運(yùn)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(xué)鍵影響了電子的彈道輸運(yùn)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(jié)構(gòu)保持了碳納米管的半導(dǎo)體特性。計(jì)算結(jié)果為碳納米管/石墨烯混合結(jié)構(gòu)器件的設(shè)計(jì)制備提供理論參考。接著研究了碳納米管/石墨烯混合結(jié)構(gòu)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(gòu)成碳納米管/石墨烯混合結(jié)構(gòu)。研究了退火對石墨烯電極的影響以及對混合結(jié)構(gòu)直流電阻特性的影響。并對混合結(jié)構(gòu)的直