碳納米管乳液化及紅外探測(cè)器件的基礎(chǔ)研究.pdf

1、I碳納米管乳液化及紅外探測(cè)器件的基礎(chǔ)研究摘要隨著紅外焦平面陣列的發(fā)展紅外探測(cè)單元的尺寸越來(lái)越小傳統(tǒng)的光刻工藝已經(jīng)很難實(shí)現(xiàn)因此有必要研究以納米材料為模板采用自下而上的構(gòu)筑加工工藝制備納米器件的工藝碳納米管在制備納米器件方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)越性而且在紅外探測(cè)方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值但由于采用碳納米管制備器件和性能測(cè)試較難目前對(duì)碳納米管制備紅外探測(cè)器的報(bào)道較少研究以碳納米管為探測(cè)材料的紅外探測(cè)器件的基本原理和制備工藝具有十分重要的實(shí)用價(jià)值和理論意

2、義本文主要研究了碳納米管的材料基礎(chǔ)和納米器件制備方法及性能在材料基礎(chǔ)方面主要研究了碳納米管的提純和微乳液化并系統(tǒng)研究了碳納米管乳液及無(wú)序排列薄膜的電學(xué)性質(zhì)在器件的制備及性能測(cè)試方面通過(guò)液面排布轉(zhuǎn)移技術(shù)制備納米器件工藝的研究首次制備出了由電極表面有序排列碳納米管組成的紅外光敏器件并測(cè)量了該納米器件的電學(xué)性質(zhì)及紅外特性發(fā)現(xiàn)并在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了半導(dǎo)性多壁碳納米管作為新型紅外探測(cè)材料具有靈敏度高響應(yīng)時(shí)間短的特點(diǎn)通過(guò)對(duì)制備技術(shù)器件結(jié)構(gòu)和性能表征方法的

3、研究為碳納米管在紅外探測(cè)納米器件中的應(yīng)用提供了良好的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)制備器件所使用的碳納米管應(yīng)該缺陷少長(zhǎng)度適中而目前制備出的碳納米管雜質(zhì)含量高結(jié)構(gòu)缺陷較多不能滿足制備器件的需求因此在制備器件前需要對(duì)碳納米管原料進(jìn)行一定的提純處理本文中采用空氣氧化和酸處理相結(jié)合的方法對(duì)電弧法制備的碳納米管進(jìn)行了提純通過(guò)空氣氧化濃鹽酸浸泡混酸反應(yīng)三個(gè)步驟可獲得高純度的碳納米III底表面呈定向排列通過(guò)紫外可見(jiàn)光吸收光譜實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通過(guò)多次轉(zhuǎn)移可獲得特定厚度的有序排

4、列的碳納米管薄膜對(duì)采用液面排布轉(zhuǎn)移技術(shù)制備的多壁碳納米管納米器件的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)量結(jié)果表明多壁碳納米管納米器件的電流電壓曲線關(guān)系符合一維納米材料的經(jīng)典公式采用液面排布轉(zhuǎn)移技術(shù)制備的碳納米管器件結(jié)構(gòu)可測(cè)試出碳納米管本身的電學(xué)特性采用施加?xùn)艍旱姆椒ù_定了本實(shí)驗(yàn)采用的碳納米管材料中的載流子類(lèi)型為電子嫁接前后碳納米管電學(xué)性質(zhì)的比較表明有機(jī)嫁接可使碳納米管材料從p型電導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)閚型對(duì)該碳納米管納米器件的紅外特性研究表明采用電激活的方法可使器件中除

5、半導(dǎo)性以外的碳納米管燒斷由半導(dǎo)性多壁碳納米管組成的納米器件對(duì)紅外光表現(xiàn)出高靈敏度103和短的響應(yīng)時(shí)間400mS并具有較高的穩(wěn)定性和可重復(fù)性顯示該納米器件在紅外探測(cè)方面具有誘人的應(yīng)用前景本論文的創(chuàng)新性表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)1首次利用液面排布轉(zhuǎn)移技術(shù)在電極表面排布了定向排列的多壁碳納米管并形成了紅外敏感器件在實(shí)驗(yàn)上證明了碳納米管作為紅外探測(cè)材料的可行性2研究了碳納米管乳液電導(dǎo)率與濃度及溫度的關(guān)系首次提出了適用于碳納米管乳液體系的導(dǎo)電機(jī)制3提出了一種