[发明专利]一种高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列及其制备方法。该阵列的方法，为方法一或方法二；方法一包括：在单晶生长基底I上加载氧化物纳米粒子的溶液，晾干后在空气气氛中煅烧，化学气相沉积，即在基底I上得到所述阵列；方法二包括：在单晶生长基底II上加载氧化物纳米粒子的溶液，晾干后退火，在空气气氛中煅烧，再化学气相沉积，即在基底II上得到所述阵列。本发明克服了现有制备半导体性单壁碳纳米管水平阵列密度低、强刻蚀、多缺陷等问题。该方法简单易控，成本低廉，重复性好，且无金属催化剂残留，在纳电子器件、生物医药和催化合成等高端领域具有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于半导体领域，涉及一种高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列及其制备方法。

背景技术

单壁碳纳米管具有完美的共轭结构和优异的物理性能，一直是纳米科学领域中研究的热点，也被认为是后摩尔时代纳电子器件中的主体材料。单壁碳纳米管是由石墨烯按照一定矢量方向卷曲而成的一维纳米材料，根据结构的不同有金属性和半导体性之分。由于单壁碳纳米管优异的电学、光学及力学等性能使其在纳电子器件、能源转换、生物传感及复合材料等诸多领域具有广阔的应用前景。然而，当前制约单壁碳纳米管在纳电子器件领域，尤其是大规模集成电路中应用的关键问题是无法获得高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列。现有单壁碳纳米管水平阵列的制备现状是每微米下实际单壁碳纳米管的密度不超过50根，且没有金属性和半导体性选择性，如果引入半导体性单壁碳纳米管生长条件，密度往往会大幅下降。因此，掌握高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列的制备技术，是很多后续工作的基础，其重要性和意义不言而喻。

发明内容

本发明的目的是提供一种高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列及其制备方法。

本发明提供的制备高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列的方法，为如下方法一或方法二；

其中，方法一包括如下步骤：

在单晶生长基底I上加载氧化物纳米粒子的溶液，晾干后在空气气氛中煅烧，再进行化学气相沉积，即在所述单晶生长基底I上得到所述高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列；

方法二包括如下步骤：

在单晶生长基底II上加载氧化物纳米粒子的溶液，晾干后进行退火，在空气气氛中煅烧，再进行化学气相沉积，即在所述单晶生长基底II上得到所述高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列。

上述方法中，构成所述单晶生长基底I的材料为ST切石英或R切石英，优选ST切石英；

构成所述单晶生长基底II的材料为a面α氧化铝、r面α氧化铝或氧化镁，优选a面α氧化铝；

所述氧化物纳米粒子的溶液中，氧化物纳米粒子均选自Ce₂O₃、Cr₂O₃、Ga₂O₃、In₂O₃、La₂O₃、MnO₂、Nb₂O₅、TiO₂、V₂O₅、Yb₂O₃、ZnO、ZrO₂、Al₂O₃、MgO、B₂O₃和V₂O₃中的至少一种；

溶剂均选自乙醇、异丙醇和环己烷中的至少一种；

所述氧化物纳米粒子的溶液中，氧化物纳米粒子的浓度均为0.01mmol/L～50mmol/L，具体为0.5mmol/L。