一維碳納米材料的制備及其特性研究.pdf

1、一維碳納米材料因?yàn)槠洫?dú)特的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等特性以及化學(xué)穩(wěn)定性，而在許多領(lǐng)域顯示出了良好的應(yīng)用前景，特別是其優(yōu)異的場(chǎng)發(fā)射特性和電輸運(yùn)特性最具應(yīng)用潛力。為研究一維碳材料電輸運(yùn)性質(zhì)和場(chǎng)發(fā)射性質(zhì)，本工作在鎢絲襯底上用等離子體增強(qiáng)的熱燈絲化學(xué)氣相沉積(PECVD)方法，以甲烷和氫氣為反應(yīng)氣體，制備出了低密度、準(zhǔn)直的碳納米管(CNT)和碳納米纖維(CNFs)，其生長(zhǎng)密度小于106/cm2，長(zhǎng)度6-30μm，直徑60-100nm。并采用自制的雙探針

2、SEM系統(tǒng)，對(duì)所生長(zhǎng)的單根碳納米纖維作了場(chǎng)發(fā)射特性的研究。結(jié)果表明，碳納米纖維的場(chǎng)發(fā)射開啟電壓約為5V/μm，相應(yīng)的發(fā)射電流達(dá)到20μA/cm2，其場(chǎng)發(fā)射性能略遜于碳納米管的場(chǎng)發(fā)射性能，同時(shí)，對(duì)不同長(zhǎng)度的碳納米纖維及單根碳納米纖維不同位置的場(chǎng)發(fā)射研究表明，場(chǎng)發(fā)射電流的大小不僅與材料本身的功函數(shù)、外電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)、材料的微觀結(jié)構(gòu)以及宏觀的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且電子在輸運(yùn)過程中所受到的散射也是決定場(chǎng)發(fā)射電流大小的關(guān)鍵因素。 同時(shí)，利用自制的雙

3、探針掃描電子顯微鏡測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)準(zhǔn)直、大直徑的多壁碳納米管的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究，在保證良好歐姆接觸的基礎(chǔ)上獲得了很大的傳輸電流，最大電流密度為107A/cm2。測(cè)得的電導(dǎo)遠(yuǎn)高于目前通過兩點(diǎn)法、四點(diǎn)法或多點(diǎn)法測(cè)得的傳輸電導(dǎo)。而目前常用的測(cè)試方法(多點(diǎn)法)弊端在于只能使碳納米管的最外層形成良好的電學(xué)接觸，所以測(cè)得的電流都不超過單壁管的最大理論傳輸電導(dǎo)即2G0。此外，不同點(diǎn)測(cè)得的Ⅰ-Ⅴ曲線重合也驗(yàn)證了多壁管的彈道傳輸。經(jīng)過我們對(duì)結(jié)果的分析與一些