中文名 | 碳納米管FET | 外文名 | Carbon nano-metre tube FET |
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碳納米管場效應晶體管:
碳納米管場效應晶體管就是用碳納米管作為導電溝道來構成一種FET,其制造工藝過程可以是(見圖示):Si片氧化→ 在SiO2上蒸發并光刻Al柵極→ Al在空氣中自然氧化而形成nm厚的Al2O3 → 在Al2O3膜上用激光燒灼法制備單壁碳納米管(SWCNT)→ 用原子力顯微鏡(AFM)選擇直徑約1nm的碳納米管置于Al柵極之上→ 用電子束印刷法將Au真空沉積在碳納米管的兩端而構成S和D極。這樣制成的CNT- FET是增強型的p溝道器件,增益可大于10。
實際上,CNT- FET的制造技術尚存在有很多問題,例如如何在特定位置上放置更多的碳納米管?如何能夠保證CNT三極管的性能一致?
碳納米管的獨特結構決定了它具有許多特殊的物理和化學性質。組成碳納米管的 C=C 共價鍵是自然界最穩定的化學鍵,所以使得碳納米管具有非常優異的力學性能。
⑴ 超級電容器:碳納米管用作電雙層電容器電極材料.電雙層電容器既可用作電容器也可以作為一種能量存儲裝置.超級電容器可大電流充放電,幾乎沒有充放電過電壓,循環壽命可達上萬次,工作...
金剛石的導熱系數最高,可以達到1000W/M*K,金屬里面導熱原理和導電的原理是一樣的,銀最高!
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碳納米管看及其產業化 姓名:劉佳 班級:化學二班 學號: 2008600213 在 1991 年日本 NEC公司基礎研究實驗室的電子顯 微鏡 專家飯島 (Iijima) 在高 分辨透 射電子 顯微鏡 下檢驗 石墨電 弧設 備中產 生的球 狀碳分 子時,意外 發現了由管狀的同軸納米管組成 的碳分子 ,這就 是現在被稱作的 “ Carbon nanotube”,即碳 納米管 ,又名巴基 管。 1993 年。 S.Iijima 等和 DS。 Bethune 等同時 報道了采用電弧法,在石 墨電極中添加 一定的催化劑,可以得到僅僅具 有一層管壁的碳納米管,即 單壁碳納米管 產物。 1997 年,AC.Dillon 等報道了單壁碳納米管的 中空管可儲存和穩定氫 分子,引起廣 泛的關注。相關的實驗研究和理 論計算也相繼展開。初步結 果表明:碳納 米管自身重量輕,具有中空的結 構,可以作為儲存氫氣的優
與雙極型晶體管相比,FET的特點是輸入阻抗高,噪聲小,極限頻率高,功耗小,溫度性能好,抗輻照能力強,多功能,制造工藝簡單等。由于電荷存儲效應小、反向恢復時間短,故開關速度快,工作頻率高。器件特性基本呈線性或平方律,故互調和交調乘積遠比雙極型晶體管為小。FET已廣泛用于各種放大電路、數字電路和微波電路等。FET是MOS大規模集成電路和MESFET超高速集成電路的基礎器件。
一種單極的三層晶體管,它是一種控制極是由pn組成的場效應晶體管,工作依賴于惟一種載流子 - 電子或空穴的運動。對于一個"正常接通"器件,每當N溝道JFET的漏極電壓相對于源極為正時,或是當P溝道JFET的漏極電壓相對于源極為負時,都有電流在溝道中流過。在JFET溝道中的電流受柵極電壓的控制,為了"夾斷"電流的流動,在N溝道JFET中柵極相對源極的電壓必須是負的;或者在P溝道JFET中柵極相對源極的電壓必須是正的。柵極電壓被加在橫跨PN結的溝道上,與此相反,在MOSFET中則是加在絕緣體上。
碳納米管性質
由于碳納米管中碳原子采取SP2雜化,相比SP3雜化,SP2雜化中S軌道成分比較大,使碳納米管具有高模量和高強度。
碳納米管具有良好的力學性能,CNTs抗拉強度達到50~200GPa,是鋼的100倍,密度卻只有鋼的1/6,至少比常規石墨纖維高一個數量級;它的彈性模量可達1TPa,與金剛石的彈性模量相當,約為鋼的5倍。對于具有理想結構的單層壁的碳納米管,其抗拉強度約800GPa。碳納米管的結構雖然與高分子材料的結構相似,但其結構卻比高分子材料穩定得多。碳納米管是目前可制備出的具有最高比強度的材料。若將以其他工程材料為基體與碳納米管制成復合材料, 可使復合材料表現出良好的強度、彈性、抗疲勞性及各向同性,給復合材料的性能帶來極大的改善。
碳納米管的硬度與金剛石相當,卻擁有良好的柔韌性,可以拉伸。在工業上常用的增強型纖維中,決定強度的一個關鍵因素是長徑比,即長度和直徑之比。材料工程師希望得到的長徑比至少是20:1,而碳納米管的長徑比一般在1000:1以上,是理想的高強度纖維材料。2000年10月,美國賓州州立大學的研究人員稱,碳納米管的強度比同體積鋼的強度高100倍,重量卻只有后者的1/6到1/7。碳納米管因而被稱“超級纖維”。
莫斯科大學的研究人員曾將碳納米管置于1011 MPa的水壓下(相當于水下10000米深的壓強),由于巨大的壓力,碳納米管被壓扁。撤去壓力后,碳納米管像彈簧一樣立即恢復了形狀,表現出良好的韌性。這啟示人們可以利用碳納米管制造輕薄的彈簧,用在汽車、火車上作為減震裝置,能夠大大減輕重量。
此外,碳納米管的熔點是已知材料中最高的。
碳納米管上碳原子的P電子形成大范圍的離域π鍵,由于共軛效應顯著,碳納米管具有一些特殊的電學性質。
碳納米管具有良好的導電性能,由于碳納米管的結構與石墨的片層結構相同,所以具有很好的電學性能。理論預測其導電性能取決于其管徑和管壁的螺旋角。當CNTs的管徑大于6nm時,導電性能下降;當管徑小于6nm時,CNTs可以被看成具有良好導電性能的一維量子導線。有報道說Huang通過計算認為直徑為0.7nm的碳納米管具有超導性,盡管其超導轉變溫度只有1.5×10-4K,但是預示著碳納米管在超導領域的應用前景。
常用矢量Ch表示碳納米管上原子排列的方向,其中Ch=na1 ma2,記為(n,m)。a1和a2分別表示兩個基矢。(n,m)與碳納米管的導電性能密切相關。對于一個給定(n,m)的納米管,如果有2n m=3q(q為整數),則這個方向上表現出金屬性,是良好的導體,否則表現為半導體。對于n=m的方向,碳納米管表現出良好的導電性,電導率通常可達銅的1萬倍。
碳納米管具有良好的傳熱性能,CNTs具有非常大的長徑比,因而其沿著長度方向的熱交換性能很高,相對的其垂直方向的熱交換性能較低,通過合適的取向,碳納米管可以合成高各向異性的熱傳導材料。另外,碳納米管有著較高的熱導率,只要在復合材料中摻雜微量的碳納米管 ,該復合材料的熱導率將會可能得到很大的改善。
碳納米管還具有光學等其他良好的性能。