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碳纳米管自从被发现以来一直是凝聚态物理和纳米科学领域的一个研究热点,而由大量碳纳米管交叠而成的网络,即碳管网络,由于其良好的应用前景引发了新一轮的研究热潮。组装成空间阵列结构的碳管网络一直是人们追求的目标,然而碳管随机杂乱交叠而成的网络却是碳管网络最常见的形式。本文的工作基于后一种形式的碳管网络展开,一方面致力于发展导电原子力显微镜技术、尝试用于碳管网络导电特征的测量,另一方面探究碳管及其网络在氧化硅表面奇异的增强刻蚀现象、探讨将其用于微纳米结构制备的可能途径,概括起来得到了如下的结果:
一.将DI Nanoscope IIIa型扫描探针显微镜成功扩建成导电原子力显微镜,多种样品的测试表明,该显微镜在对样品形貌成像的同时,能对相应区域的电导成像,并且在形貌像定位的基础上,能够选定样品上一点测量I/V曲线。
二.利用导电原子力显微镜对碳管网络的导电特征进行了测量,结果表明:与形貌像相比,同时获取的导电像更清晰地反映碳管网络中导电通道的分布;网络中的碳管保持本身固有的导电特性,不因与另外一根碳管的交叠而改变;几个半导体性碳管缠绕成的一个碳管束趋于显示金属碳管的导电特征。
三.利用导电原子力显微镜检测了金属吸附对半导体性碳管导电性的影响,发现随着碳管吸附金属颗粒的增加,其电导受栅压调制的影响越来越小,而多根碳管缠绕的碳管束受栅压调制的影响不大。
四.首次发现了经过磁控溅射氧化硅覆盖过的碳纳米管在氢氟酸湿法刻蚀的过程中,对衬底热氧化硅具有显著的增强刻蚀作用,初步探讨了其机理,认为这起源于碳的催化腐蚀效应。
五.发现了一种在钯膜掩膜下的碳纳米管自对准湿法刻蚀方法,可以将碳管放置在氧化硅的沟槽底部,可应用于碳管逻辑开关器件的制备。