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当研究人员通过电化学掺杂改进碳纳米管透明导

发布时间:2021-09-10 22:19:41 阅读: 来源:吹瓶机厂家
当研究人员通过电化学掺杂改进碳纳米管透明导

研究人员通过电化学掺杂改进碳纳米管透明导体

斯科尔略显为难科沃科学和技术学院(Skoltech)的研究人员和阿尔托大学的同事们发现,用离子液体进行电化学掺杂,可以显著增强单壁碳纳米管薄膜制成的透明导体的光学和电学性能。该成果发表在《Carbon》反正是济南做实验机生产最早也最好杂志上。

单壁碳纳米管(SWCNT)是由石墨烯卷成的无缝片,厚度为1个原子。就像其他新的碳配位体一样,SWCNTs表现出独特的特性,可以被运用到我们日常生活中使用的新型电子设备中。最有前途的应用之一是透明导体,它可以在医学、绿色能源和其他领域发挥作用:在这里,SWCNT薄膜可以取代工业标准的氧化铟锡(ITO)。由于纳米管中的所有原子都位于其表面,它们具恰逢中铝公司开放内部市场的绝佳机遇有高导电性、柔韧性、可拉伸性,并且可以很容易地进行掺杂。

掺杂SWCNTs可以通过消除不同性质的管子之间的肖特基壁垒,增加电荷载体的浓度,从而显著提其中高薄膜的导电性。此外,掺杂过程会导致薄膜的透射率增加,这是由于光学转换的超前性。

虽然吸附掺杂仍然是SWCNT改性最有前途的技术之一,但这种方法缺乏均匀性和可逆性。在新的研究中,研究人员提出了一种新的可逆方法来微调SWCNTs的费米级,在抑制光学过渡的同时,大幅提高电导率。为此,他们使用了电化学掺杂与具有大电位窗口的离子液体,这有利于高水平的掺杂。

"我们将SWCNT薄膜放入电化学电池中,并使用标准的三电极方案对纳米管施加电位。随着对SWCNT薄膜施加负/正电位,在SWCNT/离子液体界面上形成了一个电性双层。后者就像平行板电容器一样,导致正/负电荷注入到SWCNT薄膜表面,并因此产生费米级转变,"该研究的第一作者、Skoltech的高级研究科学家Daria Kopylova解释说。

科学家们能够证明,他们的电化学方法能够帮助实现极高的掺杂水平,与该领域最近发表的掺杂SWCNTs薄膜的最佳结果相当。

"这个过程是完全可逆的,因此可以用来实时微调单壁碳纳米管的电子结构。通过栅极电压的操作,可以同时驱动薄膜的光学透射率和电导率。Skoltech光电与量子材料中心纳米材料实验室负责人Albert Nasibulin表示:"这些成果为未来的电子学、电致变色设备和离子电子学开辟了新的途径。

论文标题为《Electrochemical enhancement of optoelectronic performance of transparent and conducting single-walled carbon nanotube films》。

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