【摘 要】
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半导体性单壁碳纳米管由于其独特的几何结构和丰富的电子结构,在各个领域尤其是电学和光电领域应用广泛,前景可期。一般来说,不加控制的生长制备出的碳纳米管是金属性管和半导体性管的混合物,二者比例理论上应为1:2。金属管的存在不但影响薄膜晶体管的电学性质,而且会淬灭半导体管中的激子,令其在其他领域的应用也无法实现。因此,实际应用中必须去除金属管。本论文选用后处理中的选择性分散法进行实验条件优化,为后续半导
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半导体性单壁碳纳米管由于其独特的几何结构和丰富的电子结构,在各个领域尤其是电学和光电领域应用广泛,前景可期。一般来说,不加控制的生长制备出的碳纳米管是金属性管和半导体性管的混合物,二者比例理论上应为1:2。金属管的存在不但影响薄膜晶体管的电学性质,而且会淬灭半导体管中的激子,令其在其他领域的应用也无法实现。因此,实际应用中必须去除金属管。本论文选用后处理中的选择性分散法进行实验条件优化,为后续半导体性单壁碳纳米管的电学器件和光电器件的构筑提供材料。最后利用碳纳米管再生的方法,以原碳纳米管为模板,修补缺陷并延长其长度,以期提高碳纳米管器件的性能。在碳纳米管分离方面,本论文选用目前分离效率最高的方法之一,即选择性分散法,以咔唑基均聚物poly[9-（1-octylonoyl）-9H-carbazole-2,7-diyl]（PCz）来分离电弧放电法（Arc-discharge）制备的碳纳米管。在大功率超声和高速离心的帮助下,通过对实验条件的探究与优化,得到纯度高达99.9%的浓度较高的半导体管单分散溶液。沉积成膜后构筑的薄膜晶体管电学性质良好,之后将大部分聚合物通过抽滤清洗和退火的方法去除,器件的性能可以得到较大改善。聚合物会影响碳纳米管器件的性质,但碳纳米管加入聚合物会提高其晶体管器件的性能。聚合物薄膜晶体管一直以来都受电荷链间传导差的困扰,本论文利用碳纳米管与聚合物链间的π-π共轭作用进行紧密堆积连接聚合物链,改善链间传导来提高其性能,以PDPP-TT和PPy TDPP-BT为例,其空穴迁移率（μh）和电子迁移率（μe）均有3～5倍的提高,而且大面积阵列性能稳定。半导体性碳纳米管的S11吸收落在近红外区,利用其可以制作红外光电探测器,但其本身激子结合能过大难以实用,本论文拟采用与其同为大共轭体系且能级符合要求的γ-石墨双炔辅助碳纳米管解离光生激子,得到了全沟道响应的探测器,响应率（RV）为0.4 m A·W-1,灵敏度（D*）为5×106cm Hz1/2·W-1,响应时间小于1 ms。溶液相分离的碳纳米管有大量缺陷且长度很短,器件中载流子散射严重,且管与管之间的接触也会降低器件性能。本论文展望中,初步探索通过微波再生法对碳纳米管进行结构修复,即再生。结果表明碳纳米管薄膜经过再生后,开关比从5.1×103增加到1.2×104,电流值也从3.3μA提高至将近10μA。拉曼光谱显示其G/D比值从约8.1增加到了约12.4,这也证明碳纳米管结构得到改善。
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