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探索雙壁納米管其自身所具有的電光優勢

獨愛72H ? 來源:科技報告與資訊 ? 作者:科技報告與資訊 ? 2020-03-29 13:42 ? 次閱讀
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(文章來源:科技報告與資訊)
單壁納米管對電子應用的有益影響是有共識的,但現在有新證據表明,也許雙壁才是頂尖的。研究人員都知道,使用單壁碳納米管來提高電性能時,尺寸是至關重要的。但是直到現在,還沒有人研究過電子在面對多層管結構時的行為。

萊斯大學材料實驗室的鮑里斯·雅各布森(Boris Yakobson)已經計算出了半導體雙壁碳納米管曲率對其撓曲電壓的影響,撓曲電壓是衡量納米管內外壁之間電不平衡性的一個參數。這一參數影響了嵌套納米管在納米電子方面的應用,特別是光伏應用。

雅各布森(Yakobson)的理論研究成果發表在美國化學學會的《Nano Letters》”。在2002年的一項研究中,Yakobson和他的同事揭示了電荷轉移、正負極之間的電壓是如何與納米管壁的曲率呈線性比例關系的。管的寬度決定了曲率,實驗室發現納米管越薄(曲率越大),電位電壓就越大。雅各布森說,當碳原子形成平面石墨烯時,平面兩側的原子的電荷密度相同。將石墨烯片彎曲成管會破壞這種對稱性,改變了平衡。這會在彎曲方向上并與彎曲成比例地產生局部撓性電偶極子。

但是,單壁不僅改變了平衡也改變了電子的分布。在雙壁納米管中,內管和外管的曲率不同,因此給每個管帶來不同的帶隙。此外,模型顯示,外壁的柔性電壓使內壁的帶隙發生偏移,從而在嵌套系統中產生交錯的帶對準。

雅各布森說:“新穎之處在于,由于外部納米管產生的電壓,內管壁的所有量子能級發生了位移。他說,不同曲率的相互作用會導致跨界到交錯帶隙躍遷,躍遷發生在約2.4納米臨界直徑處。這對于太陽能電池來說是一個巨大的優勢,從本質上講,這是分離正負電荷以產生電流的先決條件。當光被吸收時,電子總是從占據的價帶頂部遷移到空導帶的最低狀態,并在其后面留一個+孔。但在交錯配置下,它們恰好位于不同的管或層中?!?“'+'和'-'在管子之間分開,并且可以通過在電路中產生電流而流動。”

研究小組的計算還表明,用正或負原子修飾納米管的表面可以產生高達三個伏特的電壓。研究人員寫道:“盡管功能化會強烈干擾納米管的電子特性,但對于某些應用來說,它可能是一種非常有效的感應電壓的方法。”研究小組建議,其發現可能會單獨或與碳納米管混合使用,從而適用于其他類型的納米管,包括氮化硼和二硫化鉬。
(責任編輯:fqj)

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