高导性碳纳米管可转换为半导体

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       美国科学家开发出一种简单、可行的碳纳米管混合物的净化方式。其可借助紫外线和空气中的氧生成净化的半导性纳米管,这对发展下一代计算机芯片具有非凡价值。相关文章发表于近期的《纳米快报》网络版。

  由于碳纳米管具有独特的形状和电子性能,极有希望成为未来电子元件制造的主要原材料。然而,碳原子的排列方式不同,可使纳米管呈现出高导电(金属性)或半导电的性质。多达三分之一的新合成的碳纳米管样本都显示出金属的高导性质,这为制造基于半导性的晶体管等电子设备增添了不少麻烦。

  由于金属的阻力最小,电流将只通过高导性的碳纳米管。之前的研究一直依赖于将金属性碳纳米管分离出来,以解决这个棘手问题。现在,来自美国南加州大学的研究小组开发出了一种更简易的方式:通过紫外线使碳纳米管发生氧化,在金属性纳米管的碳原子结构内形成缺陷,从而使均化的纳米管显现出半导体的性质。

  在正确的波长范围内,紫外线将破坏空气中的氧分子,产生氧自由基和臭氧。它们将攻击碳纳米管,使其表面附着上氧分子群。这一过程不会对半导性碳纳米管造成很大影响,却能显著降低金属性碳纳米管的导电性。

  英国萨里大学的碳纳米管专家大卫·凯里表示,高导性至半导性的转换使得碳纳米管具备了出色的晶体管特性,使用碳纳米管制成的半导体设备具有很大潜力。通过去除金属性纳米管,可增加晶体管的开关电流比率,实现半导体设备的真正关闭。更重要的是,这一过程能使大量的材料即刻实现转换,或者说可以在制造过程的最后一步进行这种转换。凯里认为,这一成果为制造基于碳纳米管的纳米电子设备打开了大门。

  英国南安普敦大学的爱莉丝·南德哈库玛博士则显得更为慎重,她认为仍需进行进一步的研究,以确证这一成果的产业推广可能性。但她同时表示,如能实现此项成果的真正应用,这无疑将是一项令人振奋的突破。

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