Forskere udvikler en ny metode til at finjustere egenskaberne af kulstofnanorør

Forskere fra Skoltech Center for Photonics and Quantum Materials (CPQM) har udviklet en ny metode til at finjustere de optoelektriske egenskaber af enkeltvæggede kulstofnanorør (SWCNT) ved at påføre en aerosoliseret dopingopløsning på deres overflade, dermed åbne nye veje for SWCNT-anvendelse inden for optoelektronik. Resultaterne af deres undersøgelse blev offentliggjort i The Journal of Physical Chemistry Letters .

Dette år har været vidne til fremkomsten på markedet af foldbare og bøjelige skærme, styrker udviklingen af ​​unikke materialer og baner vejen for den næste generation af produkter af stort set enhver form og størrelse. Transparente ledende film (TCF) fremstillet ved hjælp af en avanceret løsning, SWCNT, ses som nøgleelementet i fleksibel og gennemsigtig elektronik. I modsætning til de sædvanlige n-type transparente stive ledere, såsom tin-doteret indiumoxid eller aluminium-doteret zinkoxid, de fleksible og strækbare SWCNT-film har p-type (hul-type) ledningsevne. Men dårlig kontrol over SWCNTs elektroniske egenskaber er den største hindring for deres brede industrielle anvendelse. Dette gælder især for optoelektroniske applikationer, som ofte kræver effektiv kontrol over ledningsevne og Fermi-niveauer, blandt andet.

Kulstof nanorør behandles almindeligvis med et dopingmiddel.

"SWCNT-ledningsevnen forbedres ved hjælp af en af ​​de tre mest almindelige dopingmetoder:drop-casting, spin-coating eller dip-coating, som signifikant kan reducere modstanden af ​​uberørte SWCNT-film (op til 15 gange), men ikke sikrer rumlig ensartethed og har dårlig skalerbarhed. Dette fører til uensartet fordampning af det flydende opløsningsmiddel, resulterer i en kaffering-effekt. I øvrigt, ingen af ​​disse teknikker muliggør præcis kontrol over Fermi-niveauet i SWCNT-filmene, " forklarer Skoltech Ph.D.-studerende, Alexey Tsapenko.

Forskere fra Skoltech-laboratoriet ledet af professor Albert Nasibulin udviklede en ny tilgang, der sikrer ensartethed, kontrollerbar og let reproducerbar aerosoldoping af SWCNT. Præstationerne opnået med den nye metode bryder ny vej, foranlediger udskiftningen af ​​de i øjeblikket fremherskende stive gennemsigtige metaloxidledere med fleksibel og gennemsigtig elektronik, og skabelsen af ​​nye applikationer baseret på stærkt ledende transparente film.

"Vores metode tillader nem tuning af SWCNT-filmparametre takket være tidsstyret aflejring af doping-aerosolpartikler, " tilføjer Alexey.

Forskerne, der er involveret i projektet, bemærker, at den nye finjusteringsmetode, der er udviklet specifikt til kulstofnanorør, kan anvendes til elektroniske strukturer af andre lavdimensionelle materialer.