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青千孙东明等首次制备出米级单壁碳纳米管薄膜

来源:中青在线 作者:邱晨辉 2018-07-04 11:47:25

图为大面积柔性全碳器件。a柔性透明全碳器件照片。b器件光学透过率曲线。c全碳薄膜晶体管结构示意图。中国科学院金属研究所供图。

  记者7月3日从中国科学院金属研究所获悉,该所先进炭材料研究部孙东明团队与刘畅团队合作,近日实现了米级尺寸高质量单壁碳纳米管薄膜的连续制备,并基于此构建出高性能的全碳薄膜晶体管和集成电路器件。

  这是我国科学家首次开发出“米级长度单壁碳纳米管薄膜”的连续生长、沉积和转移技术。目前,该技术已获得我国发明专利授权,相关论文于近日在国际学术期刊《先进材料》(Advanced Materials)在线发表。

  单壁碳纳米管具有优异的力学、电学和光学性质,在柔性和透明电子器件领域可作为透明电极材料或半导体沟道材料,因此被认为是最具竞争力的候选材料之一。开发出可高效、宏量制备高质量碳纳米管薄膜的方法,已成为该材料走向实际应用的关键难题。

  根据中科院金属所研究团队介绍,迄今制备的单壁碳纳米管薄膜的尺寸,通常为厘米量级,批次制备方式不能满足规模化应用要求。此外,由于在碳纳米管薄膜制备工艺过程中通常会引入杂质和结构缺陷,使得薄膜的光电性能劣化,远低于理论预测值。因此,发展一种高效、宏量制备高质量单壁碳纳米管薄膜的制备方法具有重要价值。

  据介绍,金属所研究团队采用浮动催化剂化学气相沉积方法,在反应炉的高温区域连续生长单壁碳纳米管,后通过气相过滤和转移系统,在室温下收集所制备的碳纳米管,并通过卷到卷转移方式转移至柔性PET基底上,获得了长度超过2 m的单壁碳纳米管薄膜。该团队称,这将为未来开发基于单壁碳纳米管薄膜的大面积、柔性和透明电子器件奠定材料基础。
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