一种晶面台阶高度限域生长亚纳米直径半导体性单壁碳纳米管的方法技术

本发明专利技术涉及单壁碳纳米管的直径、导电属性控制生长领域，具体为一种晶面台阶高度限域生长亚纳米直径半导体性单壁碳纳米管的方法。该方法筛选氧化锆单晶基底的(110)晶面，通过热处理调控氧化锆单晶基底的(110)晶面原子台阶高度，利用晶面高度较小的台阶制备小直径的催化剂纳米颗粒；采用常压化学气相沉积法，利用台阶提供的限域空间实现单壁碳纳米管直径和导电属性的可控生长。本发明专利技术通过选取基底晶面和调控台阶高度，基于单壁碳纳米管与基底原子台阶的强相互作用，实现了亚纳米直径和窄手性分布半导体性单壁碳纳米管的控制制备，为单壁碳纳米管的控制生长提供了新的候选单晶基底，为碳纳米管基纳电子器件的研制奠定了材料基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单壁碳纳米管的直径、导电属性控制生长领域，具体为一种晶面台阶高度限域生长亚纳米直径半导体性单壁碳纳米管的方法，利用单晶基底晶面台阶高度限域生成直径均匀的催化剂纳米颗粒，进而限域生长亚纳米直径、半导体属性的单壁碳纳米管。

技术介绍

1、半导体性单壁碳纳米管可用作场效应晶体管的沟道材料，有望构建出5nm及以下先进制程的集成电路，被认为是后摩尔时代最具竞争力的低维纳米材料之一。半导体性单壁碳纳米管的带隙与直径成反比，当单壁碳纳米管的直径达到亚纳米时，其带隙约为0.7～0.9ev，其功耗比硅更低；利用窄手性分布的单壁碳纳米管，可构建出具有一致的开态电流、开关比和载流子迁移率的高性能器件。

2、单壁碳纳米管在纳电子器件方面的应用一直受限于直接制备获得的样品中金属性(～1/3)与半导体性(～2/3)碳纳米管共存的问题。金属/半导体性单壁碳纳米管在结构和形成能上的差别很小。因此，控制制备单一导电属性的单壁碳纳米管非常困难。目前，选择性生长半导体性单壁碳纳米管的代表工作主要有：通过调控催化剂及载体或碳源分解产物中的氧含量选择性抑制或刻蚀金属性单壁本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种晶面台阶高度限域生长亚纳米直径半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于，该方法筛选氧化锆单晶基底的(1 1 0)晶面，通过热处理调控氧化锆单晶基底(1 1 0)晶面的原子台阶高度，利用晶面高度较小的台阶制备小直径的催化剂纳米颗粒；在此基础上，采用常压化学气相沉积法，利用台阶提供的限域空间实现单壁碳纳米管直径和导电属性的可控生长。

2.按照权利要求1所述的晶面台阶高度限域生长亚纳米直径半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于，热处理为在775～825℃下保温10～30min，获得高度较小且均一的原子台阶。

3.按照权利要求2所述的晶面台阶高度限域生长亚纳米直径半...

【技术特征摘要】

1.一种晶面台阶高度限域生长亚纳米直径半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于，该方法筛选氧化锆单晶基底的(1 1 0)晶面，通过热处理调控氧化锆单晶基底(1 1 0)晶面的原子台阶高度，利用晶面高度较小的台阶制备小直径的催化剂纳米颗粒；在此基础上，采用常压化学气相沉积法，利用台阶提供的限域空间实现单壁碳纳米管直径和导电属性的可控生长。

2.按照权利要求1所述的晶面台阶高度限域生长亚纳米直径半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于，热处理为在775～825℃下保温10～30min，获得高度较小且均一的原子台阶。

3.按照权利要求2所述的晶面台阶高度限域生长亚纳米直径半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于，热处理的气氛为氩气或氢气。

4.按照权利要求1或2所述的晶面台阶高度限域生长亚纳米直径半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于，(1 1 0)晶面的原子台阶高度范围为0.25～0.35nm。

5.按照权利要求1所述晶面台阶高度限域生长亚纳米直径半导体性单壁碳纳米管的方法，其特征在于，采用准静态化学气相沉积法，直接调控所生长单壁碳纳米管网络的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，李鑫，张峰，侯鹏翔，张莉莉，张佳阳，成会明，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：