制造碳纳米管的聚集体与薄膜、电子元件、破坏碳纳米管以及碳纳米管的选择性反应的方法技术

这里公开了一种非常容易、彻底地破坏金属性碳纳米管的方法。所述方法包括：以能量束（例如激光）照射半导电碳纳米管和金属性碳纳米管地混合体，由此有选择地破坏金属性碳纳米管或半导电碳纳米管。其中，所述能量束具有被金属性碳纳米管或半导电碳纳米管谐振吸收的能量成分。

【技术实现步骤摘要】
制造碳纳米管的聚集体与薄膜、电子元件、破坏碳纳米管以及碳纳米管的选择性反应的方法
本专利技术涉及一种破坏金属性(metallic)碳纳米管的方法、一种制造半导电碳纳米管的聚集体(aggregate)的方法、一种制造半导电碳纳米管的薄膜的方法、一种破坏半导电碳纳米管的方法、一种制造金属性碳纳米管的聚集体的方法、一种制造金属性碳纳米管的薄膜的方法、一种制造电子器件的方法、一种制造碳纳米管的聚集体的方法、一种使金属性碳纳米管发生选择性反应的方法和一种使半导电碳纳米管发生选择性反应的方法。本专利技术将应用于薄膜晶体管(TFT)，在所述薄膜晶体管中，采用碳纳米管的薄膜作为沟道材料。
技术介绍
半导电单壁碳纳米管(semiconducting single-wall carbon nanotube)是有前景的下一代半导电电子材料之一。这是因为半导电单壁碳纳米管不仅显示出了优于硅(作为TFT的主要沟道材料)的电特性，而且显示出了卓越的机械性能，这将允许其应用到柔性电子器件当中。1998年第一次实现了在室温下运行的具有单壁碳纳米管的场效应晶体管(TFT)。(参考非专利文献1。)已经以单极性和互补(complementary)碳纳米管FET证明了反相器(作为最简单的逻辑门之一)的可能性。已经以互补模式或多级互补模式构建了诸如NOR、AND和SRAM的其他逻辑门。由简单的p型和n型碳纳米管FET阵列形成了最高振荡频率为220Hz的环形振荡器。(参考非专利文献2到4。)最近已经有人演示了2.6GHz的碳纳米管晶体管。(参考非专利文献5。)迄今为止，将单壁碳纳米管应用到半导体电子器件上的尝试都没有取得成功，因为只要是通过任何现有技术合成的，所述单壁碳纳米管中就会既有金属性单壁碳纳米管，又有半导电单壁碳纳米管。单壁碳纳米管可以是金属性的或者半导电的，其取决于它们的手性(chirality)，手性是指石墨晶格(或石墨片)以螺旋型环绕纳米管筒形轮廓(tubular contour)的角度。金属性碳-->纳米管(大约占纳米管总数的三分之一)使FET特性，例如开启/关闭比率(on/off ratio)，极大恶化。凭借未经处理的碳纳米管网络膜调整开启/关闭比率是不可能的。实际上，碳纳米管的网络膜具有低于10的开启/关闭比率，这对于任何实际应用而言都太小了。(参考专利文献1。)怎样解决这一与金属性碳纳米管相关的问题已经成为了本领域的要点。已经报道出了几种解决这一与金属性碳纳米管相关的问题的方法。第一种方法是优先生长半导电碳纳米管。第二种方法是将半导电碳纳米管与金属性碳纳米管和半导电碳纳米管的混合体中分离。第三种方法是有选择地破坏金属性碳纳米管和半导电碳纳米管的混合体中的金属性碳纳米管。就本专利技术人所知，到目前只有一篇关于第一种方法的报道。(参考非专利文献6。)该报道中说，600℃下的等离子体增强化学气相沉积(PECVD)取得了比例为100比大约89的金属性碳纳米管和半导电碳纳米管。但是，该结果还没有得到其他研究者的证实。一些研究者提出，上述结构是由氢等离子体诱发的对金属性碳纳米管的破坏导致的，而不是由优先生长而导致的。(参考非专利文献7。)尽管优先生长是可能的，但是在选择性上仍有充分的改进空间。在过去的三年里已经有过几次对上述第二种方法的报道。所报道的分离方法包括交流介电电泳(参考非专利文献8)、借助于十八胺(octadecylamine)或溴的物理吸收实现的对金属性碳纳米管的选择性沉淀(precipitation)(参考非专利文献9和10)和涂覆了DNA的碳纳米管的色谱法(参考非专利文献11)。这些文章中报道的结果都不能令人满意(数量上和质量上)。此外，由于引入了复杂的物理或化学工艺，因此上述方法全部要遭受化学污染的影响。上述第三种方法包括通过电流破坏金属性碳纳米管。(参考非专利文献12)这一方法基于这样的事实：在施加栅极电压时，能够使半导电碳纳米管“关闭(off)”。在有氧气的情况下，有可能通过施加高源极-漏极电压烧毁金属性碳纳米管。这一方法的第一个缺点是流过金属性碳纳米管的电流产生可能烧掉相邻的半导体碳纳米管的焦耳热。第二个缺点是必须对每一FET提供电流，因而造成了由大量FET构成的器件的效率低(inefficiency)。另一种公知的方法是通过就地(in-situ)CVD或溶液工艺在衬底上淀积碳纳米管。(参考非专利文献13和14。)-->非专利文献1：Tans，S.J.et al.，Nature，1998，393，49非专利文献2：Bachtol，A.et al.，Science，2001，294，1317非专利文献3：Derycke et al.，Nano Lett.2001，1，453非专利文献4：Javey，A.，Nano Lett.2002，2，929非专利文献5：Li S.et al.，Nano Lett.2004，4，753专利文献6：Japanese Patent Laid-open No.2005-45188非专利文献7：Hassanien A，NANOTECHNOLOGY 16(2)：278-281FEB 2005非专利文献8：Krupke R.et al.，Science，2003，301，344非专利文献9：Chattophadhyay D.et al.，J.Am.Chem.Soc.2003，125，370非专利文献10：Chen Z.at al.，Nano Lett.2003，3，1245非专利文献11：Zheng M.et al.，Nature Materials，2003，2，338非专利文献12：Collins P.et al.，Science，2001，292，706非专利文献13：Chio et al.，Nano Lett.2003，3，157非专利文献14：Lay et el.，Nano Lett.2004，4，603
技术实现思路
希望提供一种易于彻底破坏金属性碳纳米管的方法。-->希望提供一种易于制造半导电碳纳米管的聚集体的方法、一种易于制造半导电碳纳米管的薄膜的方法以及一种制造具有半导电碳纳米管的聚集体或薄膜的电子器件的方法。希望提供一种易于彻底破半导电碳纳米管的方法。希望提供一种易于制造金属性碳纳米管的聚集体的方法、一种易于制造金属性碳纳米管的薄膜的方法以及一种制造具有金属性碳纳米管的聚集体或薄膜的电子器件的方法。希望提供一种易于制造由半导电碳纳米管构成的具有均匀特征属性的碳纳米管聚集体的方法和一种易于制造由金属性碳纳米管构成的具有均匀特征属性的碳纳米管聚集体的方法。希望提供一种易于实现金属性碳纳米管的选择性反应的方法和一种易于实现半导电碳纳米管的选择性反应的方法。作为对相关领域内的技术所涉及的上述问题的研究的结果，本专利技术人出乎意料地发现通过激光束照射能够有选择地破坏金属性碳纳米管。据推测，该现象归因于金属性碳纳米管对入射激光束的共振吸收，由所吸收的能量破坏了金属性碳纳米管。这意味着能够通过激光束照射有选择地破坏金属性碳纳米管，所述激光束具有适于将要被破坏的金属性碳纳米管的谐振吸收的能量。同样地，也能够通过激光束照射有选择地破坏半导电碳纳米管，所述激光束具有适于将要被破坏的半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种破坏金属性碳纳米管的方法，其包括以能量束照射所述金属性碳纳米管。

【技术特征摘要】
JP 2005-7-29 219846/051.一种破坏金属性碳纳米管的方法，其包括以能量束照射所述金属性碳纳米管。2.根据权利要求1所述的破坏金属性碳纳米管的方法，其中，所述能量束具有被所述金属性碳纳米管谐振吸收的能量成分。3.根据权利要求1所述的破坏金属性碳纳米管的方法，其中，所述能量束具有等于所述金属性碳纳米管的第一电子激发能量的能量成分。4.根据权利要求1所述的破坏金属性碳纳米管的方法，其中，所述能量束具有10-3到103mW/μm2的照射功率密度。5.根据权利要求1所述的破坏金属性碳纳米管的方法，其中，所述能量束为激光。6.根据权利要求1所述的破坏金属性碳纳米管的方法，其中，所述金属性碳纳米管为单壁碳纳米管。7.一种制造半导电碳纳米管的聚集体的方法，所述方法包括：以能量束照射金属性碳纳米管和半导电碳纳米管的混合体；并且由此有选择地破坏所述金属性碳纳米管。8.一种制造半导电碳纳米管的薄膜的方法，所述方法包括：以能量束照射由金属性碳纳米管和半导电碳纳米管的混合体形成的薄膜；并且由此有选择地破坏所述金属性碳纳米管。9.一种制造具有半导电碳纳米管的聚集体的电子元件的方法，所述方法包括：形成金属性碳纳米管和半导电碳纳米管的混合体，以能量束照射所述混合体，并且由此有选择地破坏所述金属性碳纳米管，并形成所述半导电碳纳米管的聚集体。10.一种制造具有半导电碳纳米管的薄膜的电子元件的方法，所述方法包括：由金属性碳纳米管和半导电碳纳米管的混合体形成薄膜，以能量束照射所述薄膜，并且由此有选择地破坏所述金属性碳纳米管，并形成所述半导电碳纳米管的薄膜。11.一种破坏半导电碳纳米管的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄厚金，
申请(专利权)人：索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]