物理所在多壁碳纳米管中实现多通道弹道输运

点击次数: 175 发布时间：2005年8月19日

最近，中国科学院物理研究所微加工实验室顾长志研究员领导的课题组与表面物理国家重点实验室吕文刚副研究员、白雪冬副研究员合作，在W衬底上制备了分立的多壁碳纳米管，并采用自建的双探针扫描电镜原位测量系统，使测量电极与单根多壁碳纳米管的每层管壁均实现了完美接触，极大地提高了多壁碳纳米管的电流承载能力，所测得的外径为100纳米的多壁碳纳米管在室温下的饱和电流达到了7.27毫安，对应的量子电导为490G0，且与管的长度无关。这一研究结果表明在多壁碳纳米管中实现了多通道弹道输运。理论研究表明，对大直径的多壁碳纳米管，室温下电子的平均自由程可达几十微米，同时温度能显著提高有效通道数。理论上得到的量子电导与实验结果很好的符合。

    碳纳米管在未来纳电子器件与电路中的潜在应用是人们近年来普遍感兴趣的话题。考虑到碳纳米管作为纳电子器件或电路的互连导线，电子在碳纳米管中的输运行为是人们研究的重点。目前人们普遍认为，由于弹道输运特性，碳纳米管所承载的电流大小比目前使用的铝或铜金属互连线高几个数量级。人们观察到流经金属性单壁碳纳米管的电流饱和在20～25微安，对应的量子电导为2G0；对多壁碳纳米管的测量发现饱和电流基本具有相同的数量级。但由于电极接触与测量方法的问题，目前对多壁碳纳米管的电流测量实际只是来自多壁管外层管壁的贡献，并没有反映出大量内层管壁的导电作用。

    物理所专家所做的这项工作是人们首次实现了在多壁碳纳米管中所有管壁共同参与的导电，使多壁碳纳米管的饱和电流和量子电导提高了两个数量级以上，为实现多壁碳纳米管在纳电子器件与电路方面的应用奠定了基础。该成果发表在8月19日的Physical Review Letters 上。

    该工作得到中科院“百人计划”、国家973项目、国家纳米科学中心和物理所设备改造项目的支持。

——信息来源：中国化工仪器网

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