用干電池分離半導(dǎo)體性CNT，產(chǎn)綜研和NEC等演示相關(guān)技術(shù)

時(shí)間：2013-11-08 06:22:00

關(guān)鍵字： NEC 半導(dǎo)體干電池金屬

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[導(dǎo)讀]日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所2013年10月31日～11月1日在日本茨城縣筑波市舉行了研究所公開活動(dòng)“產(chǎn)綜研實(shí)驗(yàn)室開放日”。活動(dòng)中，產(chǎn)綜研和NEC等演示了將單層碳納米管（CNT）分離為半導(dǎo)體性和金屬性碳納米管的技術(shù)——“電場(chǎng)

日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所2013年10月31日～11月1日在日本茨城縣筑波市舉行了研究所公開活動(dòng)“產(chǎn)綜研實(shí)驗(yàn)室開放日”?；顒?dòng)中，產(chǎn)綜研和NEC等演示了將單層碳納米管（CNT）分離為半導(dǎo)體性和金屬性碳納米管的技術(shù)——“電場(chǎng)感應(yīng)成層法”（Electric-Field-Induced Layer Formation，ELF）。

ELF的基本原理是電泳。在玻璃容器中加入單層CNT、水以及作為分散劑的不含Na+等離子的高分子界面活性劑之后，使用長(zhǎng)度不同的電極施加4.5V的電壓。這樣，在1小時(shí)至十幾小時(shí)內(nèi)，單層CNT就會(huì)像水和油一樣分層為半導(dǎo)體性CNT層和金屬性CNT層。這種方法可使半導(dǎo)體性CNT的純度達(dá)到95～98％以上。另外，可處理的CNT的直徑也很大，大約達(dá)到0.9nm～2.1nm。

用左端的電池施加4.5V電壓后的情形。CNT的直徑為1.0nm、1.3nm、1.7nm，均為下層為半導(dǎo)體性，上層為金屬性。（點(diǎn)擊放大）

TASC等制作的CNT晶體管的載流子遷移率和導(dǎo)通/截止比。雖然數(shù)值有偏差，但研究表明，這是由CNT墨水的涂布技術(shù)存在偏差造成的。（點(diǎn)擊放大）

原來在將單層CNT分離為半導(dǎo)體性和金屬性CNT時(shí)，需要使用超離心分離器等設(shè)備花費(fèi)10小時(shí)以上，能源及成本消耗巨大。而此次的ELF法只需3塊干電池即可操作，能夠以極低的耗電和成本來實(shí)現(xiàn)。而且還能夠以原點(diǎn)還原的簡(jiǎn)單方法實(shí)現(xiàn)高分離精度。另外，分散劑使用不含Na+等離子的界面活性劑，非常適合制作CNT晶體管。

據(jù)悉，NEC、單層CNT融合新材料研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（TASC）和產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所等，利用以該方法制作的半導(dǎo)體性CNT墨水試制了CNT晶體管，確認(rèn)載流子遷移率達(dá)到了10cm2/Vs左右，電流導(dǎo)通/截至比達(dá)到了104。（記者：野澤哲生，《日經(jīng)電子》）