[发明专利]半导体性单壁碳纳米管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单壁碳纳米管的制备方法，尤其涉及一种半导体性单壁碳纳米管的制备方法。

背景技术

由于碳纳米管具有准一维结构和独特的电学性能，所以它自1991年被发现后就引起了科学界的广泛关注，现已开展了将碳纳米管应用于电子器件、场发射技术、生物载药、储氢技术等诸多领域的研究工作。碳纳米管可分为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管，其中单壁碳纳米管作为优良的一维纳米材料，因其具有较高的载流子迁移率而被用作制造场效应晶体管、薄膜晶体管等电子器件，有望取代硅材料而成为下一代微电子器件的关键材料。根据单壁碳纳米管直径和手性不同，单壁碳纳米管表现为金属性和半导体性，而金属性单壁碳纳米管会严重影响碳纳米管晶体管的性能，因此，制备纯半导体性单壁碳纳米管是解决大规模制造碳纳米管晶体管的关键技术之一。

目前有三种方法解决上述问题。第一种方法是优先生长半导体性单壁碳纳米管；第二种方法是将单壁碳纳米管中的半导体性单壁碳纳米管与金属性单壁碳纳米管分离；第三种方法是有选择地破坏单壁碳纳米管中的金属性单壁碳纳米管。其中，第三种方法可以通过电流破坏金属性单壁碳纳米管。请参见非专利文献“Collins P. et al., Science, 2001, 292, 706”：在施加栅极电压时，半导体单壁碳纳米管能够‘关闭（off）’，在有氧气的情况下，通过施加较高的源极-漏极电压烧毁金属性单壁碳纳米管。但是，流过金属性单壁碳纳米管的电流若较小，则不能将所有的金属性单壁碳纳米管烧毁，进而得到的半导体性单壁碳纳米管的纯度不高；若流过金属性单壁碳纳米管的电流很高，则该电流会烧毁相邻的半导体性单壁碳纳米管。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种可以得到高纯度且结构不被破坏的半导体性单壁碳纳米管的制备方法。

一种半导体性单壁碳纳米管的制备方法，包括以下步骤：提供一基体，该基体具有一第一表面；提供一单壁碳纳米管薄膜结构，将该单壁碳纳米管薄膜结构设置于所述基体的第一表面，所述单壁碳纳米管薄膜结构包括多个单壁碳纳米管，该多个单壁碳纳米管之间具有间隙，且该多个单壁碳纳米管由金属性单壁碳纳米管和半导体性单壁碳纳米管组成；将一高分子材料层设置于所述单壁碳纳米管薄膜结构上，形成一复合结构，所述高分子材料层包覆单壁碳纳米管中的每一个金属性单壁碳纳米管和每一个半导体性单壁碳纳米管；将所述复合结构放置于一电磁波环境中，除去包覆金属性单壁碳纳米管的高分子材料层，从而使金属性单壁碳纳米管暴露；除去所述金属性单壁碳纳米管；除去包覆半导体性单壁碳纳米管的高分子材料层，得到半导体性单壁碳纳米管。

与现有技术相比，本发明提供的半导体性单壁碳纳米管的制备方法中，在利用刻蚀等方法除去金属性单壁碳纳米管时，由于半导体性单壁碳纳米管有高分子材料的包覆，因此，半导体性单壁碳纳米管的结构不会遭到破坏。而且，本发明可完全除去单壁碳纳米管中的金属性单壁碳纳米管，因此，半导体性单壁碳纳米管的纯度高。另外，方法简单，可实现大规模生产。

附图说明

图1为本发明具体实施例一和具体实施例二提供的半导体性单壁碳纳米管的制备方法的工艺流程图。

图2为本发明具体实施例一提供的单壁碳纳米管薄膜结构的制备方法的工艺流程图。

图3为本发明具体实施例一提供的单壁碳纳米管薄膜结构的扫描电镜照片。

图4为本发明具体实施例一提供的另一种单壁碳纳米管薄膜结构的俯视结构示意图。

图5为本发明具体实施例二提供的半导体性单壁碳纳米管的制备方法中将电极设置于单壁碳纳米管薄膜结构的一端的俯视结构示意图。

主要元件符号说明