奈米材料合成技术奈米碳管之合成技术.PDFVIP

奈米材料合成技術 Department of Materials Engineering Tatung University Hong-Ming Lin 奈米碳管之合成技術 1 奈米碳管的特性 2 奈米碳管(carbon nanotube)是指由以 SP 的方式鍵結成單層或多層的石墨 層 ，捲曲成直徑 1 奈米至 50 奈米間的管狀中空的結構。奈米碳管(carbon nanotube) 的發現 ，最初是在是 1991 年由 Iijima[127]在富勒希實驗中所發現的 。奈米碳管 (Carbon Nanotubes)的種類 ，主要可分為單層(SWNTs)與多層(MWNTs)兩種形式 。 奈米碳管(Carbon Nanotubes) 具有金屬導體與半導體的特性 ，另外在機械性質的 部分亦具有非凡的性質 。 奈米碳管可看成由石墨原子平面捲起來的圓筒 ，如圖 38 所示[128] 。其原子 排列方式可以以座標 （n, m）來表示 。預測不同碳原子排列奈米碳管性質如表 12 所示[127] 。 圖 38 ：奈米碳管的對稱性[128] 。 127 S. Iijima, Nature, 354, （1991）56. 128 Dresselhaus, M.S.; Dresselhaus, G.; Eklund, P.C. Fullerenes and Carbon Nanotubes , Academic, San Diego, 1996. 圖 39 ：奈米碳管的扶椅型(armchair) 、拉鍊型(zigzag) 、及對掌型(chiral)結構示意 圖[128] 。 表 12 ：奈米碳管原子排列之結構及性質[128] 。 能隙 結 構 型 態 奈米碳管指數(n, m) 電子特性 （E =2? a /d ） gap o c-c 扶椅型(Armchair) n=m 金屬 m=0 拉鍊型(Zig- zag) n=31 金屬 n?3l 半導體 -0.5eV n?m 對掌型(Chiral) n－m=3l 金屬 n－m?3l 半導體 -0.5eV 因此只要改變原子的排列結構 ，奈米碳管可以從導體變成半導體 ，所以可以 應用在各種電晶體 、導線或電子元件上 。如何去鑑定製造出來的奈米碳管微結構 是目前面臨的挑戰 。 奈米碳管的顯微結構 ，需要以高解析度的電子顯微鏡來鑑定 。高解析度穿透 式電子顯微鏡 （High Resolution Transmission Electron Microscope, HRTEM ），掃 描式電子顯微鏡 （Scanning Eelectron Microscope, SEM ）與掃描穿隧式顯微鏡 （Scanning Tunneling Microscope, STM ）是鑑定奈米碳管強而有力的工具 。 奈米碳管可分為單層與多層結構 。圖 39 顯示多