نانولولههای کربنی تک جداره (SWCNT) همه خواص رسانایی یکسانی ندارند. نانولولههای کربنی که از چرخاندن یک لایه گرافن تشکیل میشوند، میتوانند رفتار فلزی یا نیمهرسانا از خود نشان دهند. کلید این تفاوت صرفاً قطر یا طول لوله نیست، بلکه ساختار کایرال (کایرالیته) و شاخص کایرال (n,m) مربوط به روش نورد نانولوله کربنی است.
برای شرکتهایی که بر روی دستگاههای نانوالکترونیکی، فیلمهای رسانای شفاف، حسگرها،-ترانزیستورهای اثر میدانی و مواد کامپوزیتی رسانا با کارایی بالا کار میکنند، روشن کردن تفاوت بین نانولولههای کربنی تک جداره-فلزی و نیمهرسانا بسیار مهم است.
به زبان ساده، ابتدا میتوانید یک قانون قضاوت را به خاطر بسپارید: وقتی (n−m) mod 3=0، نانولوله کربنی تک دیواره-به نوع فلزی تحت مدل ایدهآل مرتبه اول- تعلق دارد. وقتی (n−m) mod 3=1 یا 2، متعلق به نوع نیمه هادی است.
این رابطه ساختار الکترونیکی کلاسیک توسط مقدار زیادی از تحقیقات نانولولههای کربنی تأیید شده است. خواص الکتریکی نانولوله های کربنی با کایرالیته آنها در جهت محیطی تعیین می شود. از نظر تئوری، حدود 1/3 فلزی و 2/3 نیمه هادی هستند.
I. بزرگترین تفاوت بین نانولوله های کربنی تک دیواره فلزی و نیمه هادی- چیست؟
بزرگترین تفاوت بین این دو، ساختار نوار الکترونیکی متفاوت است، و این تفاوت از ساختار کایرال نانولوله کربنی تک جداره-منشأ میگیرد.
یک نانولوله کربنی تک دیواره-را میتوان بهعنوان ساختاری استوانهای مشاهده کرد که از چرخاندن لایهای از گرافن در جهت خاصی تشکیل شده است. جهتهای مختلف چرخش گرافن، شاخصهای کایرال (n,m) متفاوتی را ایجاد میکنند.
به عبارت دیگر: جهت نورد گرافن ← شاخص کایرال متفاوت ← ساختار نواری متفاوت ← فلز یا نیمه هادی.
تحقیقات تجربی اولیه روی نانولولههای کربنی{0} تک جداره قبلاً ثابت کرده است که خواص الکترونیکی آنها به جهت آرایش و قطر ساختار گرافیتی دیواره لوله مربوط میشود.
بنابراین، نمی توان مستقیماً از طریق بازرسی بصری، تصاویر معمولی SEM یا صرفاً "اندازه قطر لوله" تعیین کرد که آیا یک SWCNT فلزی یا نیمه هادی است.
II. شاخص کایرال (n,m) نانولولههای کربنی منفرد-چگونه است؟
شاخص کایرال (n,m) اصلی ترین پارامتر ساختاری برای تعیین نوع الکترونیکی نانولوله های کربنی تک دیواره-است.
روی یک شبکه گرافن دو بعدی، از دو عدد صحیح n و m می توان برای توصیف جهت چرخش نانولوله کربنی استفاده کرد.
به عنوان مثال:
(6,5)
(7,5)
(9,9)
(10,0)
(12,6)
به نظر می رسد که اینها فقط دو عدد صحیح هستند، اما در واقع با متفاوتی مطابقت دارند:
قطر لوله
زوایای کایرال
روش های آرایش اتمی
سازه های نواری الکترونیکی
انتقال نوری
خواص حمل و نقل الکتریکی
تحقیقات نشان میدهد که نانولولههای کربنی تک دیواره میتوانند صدها ساختار مختلف داشته باشند که هر کدام با یک شاخص کایرال (n,m) تعریف میشوند و مربوط به انتقالهای نوری مختلف است.
رابطه اساسی بین شاخص کایرال و نوع الکترونیکی
| رابطه شاخص کایرال | نتیجه قضاوت | خصوصیات الکترونیکی معمولی |
|---|---|---|
| (n−m) mod 3=0 | فلزی | فاصله باند نزدیک به صفر |
| (n−m) mod 3=1 | نیمه هادی | دارای باندگپ |
| (n−m) mod 3=2 | نیمه هادی | دارای باندگپ |
| n = m | نوع صندلی، ایده آل فلزی | ویژگی های رسانایی بالا |
| m = 0 | نوع زیگزاگ | تعیین شده توسط n |
| n ≠ m ≠ 0 | نوع کایرال | تعیین شده توسط (n,m) |
طبقهبندی بالا روش قضاوت کلاسیک در ساختار الکترونیکی ایدهآل نانولولههای کربنی تک دیواره-است.
III. چگونه می توان نوع فلزی یا نیمه هادی را از طریق فرمول ها تعیین کرد؟
مستقیم ترین روش محاسبه باقی مانده زمانی است که (n-m) بر 3 تقسیم شود.
به عنوان مثال:
مثال 1: (9،9)
9−9=0
0 حالت 3=0
بنابراین:
(9،9) → فلزی
این نیز یک نانولوله کربنی-تک جداره-نوع صندلی صندلی معمولی است.
مثال 2: (10,0)
10−0=10
10 حالت 3=1
بنابراین:
(10,0) ← نیمه هادی
مثال 3: (10،7)
10−7=3
3 حالت 3=0
بنابراین:
(10،7) ← متعلق به نوع فلزی تحت مدل ایده آل مرتبه اول-.
مثال 4: (8،6)
8−6=2
2 حالت 3=2
بنابراین:
(8،6) ← نیمه هادی.
این روش قضاوت را می توان در یک جدول بسیار ساده سازماندهی کرد:
| SWCNT (n,m) | n−m | مد 3 | تایپ کنید |
|---|---|---|---|
| (9,9) | 0 | 0 | فلزی |
| (10,7) | 3 | 0 | فلزی |
| (10,0) | 10 | 1 | نیمه هادی |
| (8,6) | 2 | 2 | نیمه هادی |
| (7,5) | 2 | 2 | نیمه هادی |
| (6,5) | 1 | 1 | نیمه هادی |
بنابراین، اگر یک تامین کننده بتواند داده های توزیع کایرالیتی واضح (n,m) ارائه دهد، می توان انواع فلزی و نیمه هادی را از سطح ساختاری قضاوت کرد.
IV. آیا همه نانولولههای کربنی تک دیواره- با (n−m) مد 3=0 واقعاً فلزی هستند؟
به بیان دقیق، نمی توان به سادگی همه SWCNT ها را با (n−m) mod 3=0 به عنوان فلزات ایده آل با فاصله باند کاملاً صفر درک کرد.
این یک نکته بسیار مهم در تدارکات واقعی و ارتباطات فنی است.
تحت تقریب کلاسیک محکم{0}}تقریبا، (n−m) mod 3=0 با فلزی بودن مطابقت دارد. با این حال، برای لولههای غیر{2}}صندلی راحتی-، اثراتی مانند انحنا و اختلاط مداری π ممکن است شکاف باند بسیار کوچکی را باز کند. بنابراین، برخی از لولههای کایرال «فلزی» بهطور دقیقتر بهعنوان نیمهها-فلزات یا نیمههادیهای باند بسیار کوچک طبقهبندی میشوند.
تحقیقات اخیر ACS همچنین به طور خاص اشاره میکند که SWCNTهای با (n−m) mod 3=0 عموماً بهعنوان فلزی طبقهبندی میشوند، اما برخی از لولههای کایرال غیر از n=m ممکن است از نظر تئوری دارای شکافهای باند بسیار کوچکی باشند.
بنابراین، در اسناد فنی حرفه ای:
SWCNT فلزی ≠ داشتن فاصله باند کاملاً صفر در همه موارد.
به خصوص در برنامه های کاربردی دستگاه های الکترونیکی، رفتار نهایی دستگاه را نمی توان تنها بر اساس یک قانون ساده mod 3 قضاوت کرد.
V. تفاوتهای عملکردی بین نانولولههای کربنی تک جداره{1}}فلزی و نیمهرسانا چیست؟
SWCNT های فلزی برای استفاده از ویژگی های رسانایی بالا مناسب تر هستند، در حالی که SWCNT های نیمه هادی برای دستگاه های الکترونیکی و نوری که نیاز به حمل و نقل حامل قابل تنظیم دارند مناسب تر هستند.
| ابعاد عملکرد | SWCNT فلزی | SWCNT نیمه هادی |
|---|---|---|
| باندگپ ایده آل | نزدیک 0 | به طور معمول دارای یک باند شکاف آشکار است |
| حمل و نقل الکترون | حمل و نقل فلزی | حمل و نقل نیمه هادی |
| فیلد-ترانزیستور اثر | به عنوان یک کانال معمولی غیر{0}}ایالتی مناسب نیست | مناسب به عنوان متریال کانال |
| فیلم رسانا شفاف | دارای ارزش کاربردی | بستگی به ترکیب دارد |
| نانو-بهم متصل می شود | پتانسیل دارد | به طور معمول یک مزیت اصلی نیست |
| حسگرها | می تواند برای تشخیص تغییر مقاومت استفاده شود | دارای مزایای کنترل دروازه / پاسخ جذب مولکولی است |
| دستگاه های الکترونیکی نوری | می تواند برای ساختارهای اپتوالکترونیکی خاص استفاده شود | به طور گسترده اعمال می شود |
| مواد کامپوزیتی رسانا | می تواند به عنوان شبکه های رسانا عمل کند | نیاز به تست بر اساس کاربرد دارد |
| سوئیچ های الکترونیکی | دستیابی به نسبت روشن/خاموش بالا مشکل است | مناسب تر |
| شاخص های تمرکز معمولی | نسبت فلزی، رسانایی | خلوص نیمه هادی، شکاف باند، کایرالیته |
ویژگیهای الکترونیکی SWCNT ارتباط نزدیکی با کایرالیته دارد و نانولولههای کربنی نیمهرسانا قبلاً در ترانزیستورهای اثر میدانی، دستگاههای منطقی، الکترونیک انعطافپذیر و سایر جهتها استفاده شدهاند.
VI. آیا طیفسنجی رامان میتواند بین نانولولههای کربنی تک جداره{1}}فلزی و نیمهرسانا متمایز کند؟
پیکهای مشخصه در طیفسنجی رامان را میتوان برای قضاوت استفاده کرد، اما رامان نمیتواند به سادگی «نسبت سطح پیک» را با نسبت واقعی انواع فلزی و نیمهرسانا در یک نمونه معادلسازی کند.
این یکی از قابل توجهترین مسائل تجربی هنگام قضاوت در مورد نانولولههای کربنی تک جداره{0}}فلزی و نیمهرسانا است.
RBM (حالت تنفس شعاعی) در طیفسنجی رامان به قطر نانولوله کربنی و کایرالیته بسیار حساس است، بنابراین موقعیت اوج RBM و شرایط تشدید میتواند به شناسایی ساختارهای خاص (n,m) کمک کند.
تحقیقات ثابت کرده است که رامان می تواند برای شناسایی کایرال SWCNT های فلزی استفاده شود و وضوح انرژی بسیار بالایی را می توان از طریق ویژگی های پراکندگی رامان الکترونیکی به دست آورد.
با این حال،:
نمی توان به سادگی فرض کرد که "فلزی اوج شدت RBM ÷ تمام شدت اوج RBM=محتوای فلزی."
دلیل آن این است که سیگنال های رامان تحت تأثیر موارد زیر قرار می گیرند:
طول موج لیزر
شرایط رزونانس
قطر لوله کربنی
کایرالیته
مقطع پراکندگی رامان-
محیط نمونه
و عوامل دیگر
تحقیقات به وضوح نشان می دهد که استفاده از تعداد محدودی از خطوط لیزر برای تخمین مستقیم نسبت فلزی از طریق عدد پیک RBM یا شدت یکپارچه ممکن است انحراف ایجاد کند.
VII. چگونه از RBM Peaks برای کمک به قضاوت در مورد نوع نانولوله کربنی تک دیواره- استفاده کنیم؟
RBM یکی از اثرانگشت های ساختاری بسیار مهم در شناسایی رامان نانولوله های کربنی تک دیواره-است، اما تجزیه و تحلیل باید با انرژی لیزر و شناسایی کایرال ترکیب شود.
قلههای RBM معمولاً در ناحیه عدد موج پایینی قرار دارند و موقعیتهای اوج آنها رابطه آشکاری با قطر نانولوله کربنی دارد.
یک رابطه تقریبی رایج را می توان به صورت زیر نوشت:
ωRBM ≈ A/d + B
کجا:
ωRBM: موقعیت اوج RBM
d: قطر SWCNT
الف، ب: پارامترهای مربوط به مدل و محیط خاص
بنابراین، رامان صرفاً این نیست که "دیدن یک قله به شما می گوید فلزی یا نیمه هادی است."
یک رویکرد قابل اعتمادتر این است:
پیک RBM ← تخمین قطر لوله ← ترکیب با شرایط رزونانس ← انجام شناسایی (n,m) ← قضاوت نوع الکترونیکی بر اساس (n−m) mod 3.
همچنین به همین دلیل است که تامینکنندگان حرفهای SWCNT باید قابلیتهای مشخصهسازی ساختاری نسبتاً کاملی داشته باشند.
هشتم. آیا طیفسنجی NIR میتواند بین انواع فلزی و نیمهرسانا تشخیص دهد؟
بله، و طیفسنجی UV-vis-NIR یکی از روشهای مهم برای تجزیه و تحلیل ترکیب SWCNTهای فلزی/نیمهرسانا است.
نانولولههای کربنی تکجداره نیمهرسانا، انتقالهای الکترونیکی آشکاری دارند، مانند ویژگیهای رایج S11، S22. SWCNT های فلزی ویژگی های انتقال نوری متفاوتی دارند.
تحقیقات موجود ACS از طیفسنجی جذبی UV-vis-NIR برای تجزیه و تحلیل نسبت SWCNTهای فلزی و نیمهرسانا استفاده کرده و نتایج کمی را برای نمونههای غنیشده فلزی-و نیمهرسانا{3} غنی شده گزارش کرده است. به عنوان مثال، محتوای فلزی برخی از نمونه های جدا شده می تواند به 99.5٪ برسد و محتوای نیمه هادی می تواند به 98.9٪ برسد.
با این حال، این اعداد نتایج تجربی نمونههای تحقیقاتی خاص هستند، نه شاخصهای جهانی که همه محصولات SWCNT میتوانند به آن دست یابند.
بنابراین، در حین خرید، اگر تامین کننده ادعا کند:
"Metallic SWCNT purity >99%"
بهتر است بیشتر بپرسید:
روش تست چیست؟
آیا محتوای فلزی یا خلوص کایرالیته خاصی را آزمایش می کند؟
آیا این یک مخلوط منفرد (n,m) است یا یک مخلوط فلزی؟
چه لیزری / طیفی استفاده می شود؟
آیا داده های شخصیت پردازی مستقلی وجود دارد؟
IX آیا پراش الکترونی می تواند به طور مستقیم نوع فلزی/نیمه رسانای نانولوله های کربنی تک دیواره{1} را تعیین کند؟
پراش الکترونی میتواند مبنای ساختاری قضاوت نوع فلزی/نیمه رسانا را با تجزیه و تحلیل ساختار کریستالی و (n,m) شاخص کایرال SWCNTهای جداگانه فراهم کند.
این یکی از روش های مهم برای مطالعه ساختار نانولوله های کربنی منفرد است.
تحقیقات ACS از پراش الکترون برای تجزیه و تحلیل توزیع کایرالی SWCNTs و تعیین نسبت فلزی در نمونهها بر اساس نانولولههای کربنی منفرد استفاده کرده است. به عنوان مثال، در یک نمونه تحقیق، تجزیه و تحلیل 166 SWCNT نسبت فلزی در حدود 24٪ را به همراه داشت. گروه دیگری از نمونه ها حدود 33 درصد بود.
این نیز یک نکته مهم را نشان می دهد:
نظری "حدود 1/3 فلز، حدود 2/3 نیمه هادی" یک پایه آماری ساختاری است، و به این معنی نیست که هر نمونه رشد یافته واقعی به طور دقیق 33.3٪ / 66.7٪ را حفظ کند.
نسبت واقعی تحت تأثیر:
کاتالیزور
دمای رشد
منبع کربن
سینتیک رشد
توزیع قطر لوله
گزینش کایرالیته
و عوامل دیگر
X. چرا قیمت نانولولههای کربنی تک دیواره-میتواند بسیار متفاوت باشد؟
تفاوت قیمت SWCNT اغلب مربوط به خلوص، درجه کنترل کایرالیته، نسبت فلز/نیمه رسانا، توزیع قطر لوله، و{0}}سطح تصفیه، نه فقط «محتوای نانولوله کربنی» است.
SWCNTهای مخلوط معمولی و SWCNTهای نیمه هادی با خلوص بالا- منطق خرید یکسان نیستند.
| نوع محصول | نقاط تمرکز معمولی | مشکل فنی | جهت برنامه |
|---|---|---|---|
| SWCNT معمولی | خلوص، قطر، طول | متوسط | مواد مرکب، مواد رسانا |
| SWCNT-با خلوص بالا | خلوص کربن، ناخالصی ها | نسبتا بالا | مواد با کارایی بالا- |
| فلزی-SWCNT غنی شده | نسبت فلزی | نسبتا بالا | فیلم های رسانا، مواد الکترونیکی |
| نیمه هادی-SWCNT غنی شده | نسبت نیمه هادی | نسبتا بالا | TFT، حسگرها، اپتوالکترونیک |
| Single-Chirality SWCNT | (n,m) خلوص | خیلی بالا | نانوالکترونیک، تحقیقات پایه |
| SWCNT تک-Chirality High-Purity High | (n,m) + خلوص | فوق العاده بالا | الکترونیک دقیق/اپتوالکترونیک |
دستیابی به SWCNT های یکنواخت با قطر، طول، کایرالیته و ویژگی های الکترونیکی به خوبی تعریف شده همیشه یک هدف مهم در این زمینه بوده است. مسیرهای تحقیقاتی شامل رشد انتخابی و جداسازی بعد از سنتز-است.
XI. چگونه می توان بین نانولوله های کربنی تک جداره{1}}فلزی و نیمه هادی یکی را انتخاب کرد؟
اگر نیاز اصلی شما رسانایی است، معمولاً باید روی نسبت فلزی تمرکز کنید. اگر هدف ترانزیستورها یا دستگاه های نیمه هادی است، باید بر خلوص نیمه هادی و کایرالیته خاص تمرکز کنید.
قضاوت اولیه را می توان با توجه به درخواست انجام داد:
| جهت برنامه | نوع SWCNT متمرکز بیشتر | شاخص های کلیدی |
|---|---|---|
| فیلم رسانا شفاف | SWCNT{0}}غنی شده فلزی | رسانایی، انتقال، نسبت فلزی |
| نانو-بهم متصل می شود | SWCNT فلزی | مقاومت، ظرفیت حمل فعلی- |
| فیلد-ترانزیستور اثر | SWCNT نیمه هادی | خلوص نیمه هادی، کایرالیته |
| CNT-FET | نیمه هادی | Bandgap، تحرک، Ion/Ioff |
| حسگرهای مولکولی | نیمه هادی اغلب توجه | پاسخگویی، گزینش پذیری |
| ردیاب های نوری | نیمه هادی | انتقال نوری، bandgap |
| مواد کامپوزیتی رسانا | SWCNT{0}}غنی شده/مخلوط فلزی | شبکه رسانا، پراکندگی |
| الکترونیک انعطاف پذیر | بستگی به ساختار دستگاه دارد | کایرالیته، طول، خلوص |
| نانوالکترونیک پیشرفته- | نوع تک-کایرالیتی یا{1}}خویش بالا | (n,m) خلوص |
باید تاکید کرد که "فلزی بهتر است" یا "نیمه هادی بهتر است" روش های دقیقی برای ارزیابی مواد نیستند.
انتخاب واقعی باید توسط دستگاه نهایی و سیستم مواد تعیین شود.
XII. چرا تولیدکنندگان نانولوله کربنی تک دیواره-به کنترل کایرالیته نیاز دارند؟
زیرا برای کاربردهای{0}SWCNT بالا، کنترل کایرالیته در واقع کنترل خواص الکترونیکی و نوری ماده نهایی است.
مسیرهای فنی اصلی فعلی عبارتند از:
رشد انتخابی
کنترل کایرالیته
ارسال{0}}جداسازی سنتز
جداسازی فلزی/نیمه هادی
جداسازی تک-کایرالیتی
برای مواد کامپوزیتی معمولی، خلوص کایرالیته بسیار بالا ممکن است مورد نیاز نباشد.
اما برای:
CNT-FET
ترانزیستورهای انعطاف پذیر
دستگاه های منطقی نانولیزر
ردیاب های نوری
نزدیک به دستگاههای الکترونیک نوری مادون قرمز
حسگرهای تک مولکولی-
اهمیت کنترل کایرالیتی به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت.
سیزدهم. به عنوان یک تولیدکننده نانولوله کربنی مجرد-چگونه شاندونگ تانفنگ با کاربردهای مختلف مطابقت دارد؟
توسعه محصول نانولوله کربنی تک دیواره-شاندونگ تانفنگ میتواند به جای ارائه یک محصول SWCNT با مشخصات یکپارچه، یک رابطه متناظر با "پارامترهای ساختاری-نوع الکترونیکی{2}}کاربرد نهایی ایجاد کند.
برای مشتریانی که نیاز به خرید نانولولههای کربنی تک دیواره دارند، ارتباطات میتواند روی پارامترهای زیر متمرکز شود:
1. ساختار پایه نانولوله کربنی تک دیواره-
شامل:
قطر لوله
طول
نسبت ابعاد
مساحت سطح خاص
خلوص کربن
ناخالصی های فلزی
محتوای کربن آمورف
2. نوع الکترونیکی
با توجه به نیازهای برنامه مشتری، می توان به موارد زیر توجه بیشتری کرد:
SWCNT فلزی
SWCNT نیمه هادی
SWCNT{0}}غنی شده فلزی
نیمه هادی-SWCNT غنی شده است
3. اطلاعات کثیفی
برای برنامههای پیشرفته-میتوان به موارد زیر توجه بیشتری کرد:
(n,m) توزیع
زاویه کایرال
توزیع قطر لوله
درجه غنی سازی کایرالیتی خاص
4. خصوصیات طیفی
با توجه به نیاز محصول و کاربرد، می توان به موارد زیر توجه کرد:
رامان
RBM
نسبت G/D
UV-در مقابل-NIR
PL
سایر خصوصیات ساختاری/ترکیبی
این امر به ویژه برای شرکتهای تحقیق و توسعه و تولیدی که نیاز به خرید نانولولههای کربنی تکجداره-با خلوص بالا، نانولولههای کربنی تکجداره نیمهرسانا- و نانولولههای کربنی تک جداره{3}}فلزی{3}}تک دیواره دارند، بسیار مهم است.
چهاردهم محصولات نانولوله کربنی تک دیواره شاندونگ تانفنگ برای کدام کاربردها مناسب تر است؟
شاندونگ تانفنگ میتواند تطبیق محصول را برای مواد الکترونیکی، مواد رسانا، و مشتریان مواد کامپوزیتی با کارایی بالا در مورد انواع مختلف الکترونیکی SWCNT و الزامات ساختاری ارائه دهد.
دستگاه های الکترونیکی
برای مشتریانی که به SWCNT های نیمه هادی نیاز دارند، تطبیق مشخصات می تواند حول نسبت نیمه هادی، توزیع کایرالیته و ویژگی های نوری انجام شود.
فیلم های رسانا
برای کاربردهایی مانند فیلم های رسانای شفاف، تمرکز می تواند روی نسبت فلزی، قابلیت تشکیل شبکه و مقاومت فیلم باشد.
حسگرها
SWCNT ها نسبتاً به جذب سطحی و تغییرات بار موضعی حساس هستند و می توانند برای انواع مختلف توسعه مواد حسگر استفاده شوند.
مواد کامپوزیتی رسانا
اگر هدف برنامه ایجاد یک شبکه رسانا کم{0}}افزودن است، بررسی جامع طول، قطر، خلوص، حالت پراکندگی و نوع الکترونیکی SWCNT مورد نیاز است.
شاندونگ تانفنگ بهعنوان یک-تولیدکننده نانولولههای کربنی تک جداره، میتواند مشخصات دو بعدی-ساختار محصول و شاخصهای خصوصیات- را با توجه به نیازهای برنامههای کاربردی خاص مشتری، به جای اینکه صرفاً تحت سه کلمه «SWCNT» بفروشد، مطابقت دهد.
XV. سوالات متداول: نانولوله های کربنی تک جداره فلزی و نیمه هادی{1}
1. چرا نانولوله های کربنی تک جداره- دارای انواع فلزی و نیمه هادی هستند؟
زیرا جهتهای مختلف نورد گرافن ساختارهای کایرال متفاوتی را تولید میکنند و ساختارهای کایرال سطوح انرژی الکترونیکی مجاز و ساختارهای نواری را تعیین میکنند.
2. چگونه می توان نوع SWCNT را از طریق (n,m) قضاوت کرد؟
(n−m) mod 3 را برای قضاوت مرتبه اول کلاسیک محاسبه کنید.
باقیمانده 0 → متالیک;
باقیمانده 1 یا 2 → نیمه هادی.
3. نانولوله کربنی تک دیواره (6،5) چه نوع- است؟
(6-5)=1، بنابراین (6،5) متعلق به SWCNT نیمه هادی است.
4. (9،9) چه نوع است؟
(9-9)=0، بنابراین (9،9) یک SWCNT فلزی معمولی Armchair است.
5. آیا رامان می تواند محتوای فلزی را به دقت اندازه گیری کند؟
رامان را می توان برای توصیف نوع فلزی/نیمه رسانا و کایرالیته استفاده کرد، اما نسبت فلزی دقیق را نمی توان مستقیماً از طریق یک منطقه پیک RBM یا عدد پیک به دست آورد. شرایط تشدید، طول موج لیزر و مقاطع متقاطع{1}}پراکندگی رامان کایرالیتههای مختلف، همگی بر نتایج تأثیر میگذارند.
6. آیا SWCNT های فلزی لزوما رسانایی بیشتری نسبت به SWCNT های نیمه هادی دارند؟
از تعریف ساختار الکترونیکی، نوع فلزی دارای ویژگیهای فاصله باند نزدیک-صفر است، اما رسانایی مواد واقعی نیز تحتتاثیر عیوب، تماسها، دوپینگ شارژ، تماسهای بین{1}}لولهای و ساختار شبکه قرار میگیرد.
7. نسبت نظری انواع فلزی و نیمه رسانا در نانولولههای کربنی تک جداره چیست؟
تحت مدل آماری توزیع کایرالیتی تصادفی ایده آل، حدود 1/3 فلزی و 2/3 نیمه هادی است، اما نمونه های رشد یافته واقعی ممکن است به طور قابل توجهی از این نسبت انحراف داشته باشند.
قضاوت در مورد نوع نانولوله کربنی تک دیواره-: ابتدا به (n,m) نگاه کنید، سپس به داده های خصوصیات نگاه کنید
برای تمایز بین نانولولههای کربنی تکجداره فلزی و نیمهرسانا، مهمترین چیز ظاهر نیست، بلکه ساختار کایرال و نتایج توصیف الکترونیکی است.
ابتدایی ترین منطق قضاوت را می توان به صورت زیر خلاصه کرد: (n,m) شاخص کایرال → (n−m) mod 3 → فلزی/نیمه رسانا → Raman، UV-vis-NIR، و سایر تأییدهای تجربی.
اگر فقط قضاوت ساختاری اساسی انجام شود، قانون (n,m) در حال حاضر بسیار کاربردی است. اگر وارد خرید واقعی محصول میشوید، نمیتوانید فقط به فرمولهای نظری نگاه کنید، بلکه باید بیشتر روی موارد زیر تمرکز کنید:
خلوص نانولوله کربنی تک جداره-
نسبت فلز/نیمه رسانا
توزیع قطر لوله
توزیع طول
توزیع کایرالیته
داده های رامان
داده های UV-در مقابل-NIR
داده های PL
ناخالصی های فلزی
قوام دسته ای
مخصوصاً برای SWCNTهای{0}}گرید الکترونیکی، «اینکه آیا یک دیواره-است» تنها اولین مرحله است. "کدام کایرالیته، کدام نوع الکترونیکی و چه خلوصی" واقعاً ارزش کاربرد آن را تعیین می کند.
Shandong Tanfeng بهعنوان تولیدکننده نانولولههای کربنی تکجداره، میتواند از نانولولههای کربنی تک دیواره اصلی تا محصولات نوع الکترونیکی خاص پیرامون نیازهای محصول SWCNT فلزی، نیمهرسانا، و پارامترهای ساختاری مختلف پشتیبانی انتخاب کند و رامان، طیفسنجی و سایر دادههای مشخصه را ترکیب کند تا به مشتریان در قضاوت در مورد مناسب بودن محصول کمک کند.
برای مشتریانی که در خارج از کشور به دنبال نانولولههای کربنی تک دیواره، SWCNT نیمهرسانا، SWCNT فلزی- و SWCNT با خلوص بالا میگردند، به جای مقایسه ساده قیمتها، بهتر است ابتدا تأیید کنید که آیا نوع الکترونیکی، توزیع کایرالیته و دادههای مشخصهسازی واقعاً الزامات برنامه را برآورده میکند یا خیر.

