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溶劑輔助印製奈米碳管元件

公告類型: 奈米新知
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 製造單壁式奈米碳管(Single-walled carbon tube, SWCNT)時,金屬及半導體性碳管會混合同時產生,這點在製作電子元件上會造成困擾──因為電子元件依據需求的不同,通常只會需要其中一種碳管。最近,美國科學家發現溶劑中的高分子分類技術能夠用來分離兩種奈米管,而且有些溶劑十分適合用於印刷電子元件(例如電晶體)的噴墨製程。

SWCNT為單原子厚的碳管,直徑約1奈米。碳管上的原子呈六方晶格排列。晶格與碳管軸心的相對方位─即「掌性」(chirality)─決定了碳管是金屬性或半導體性。半導體性奈米碳管可以用於製造電晶體,有些科學家甚至認為碳管未來將取代電子元件中矽的角色。

儘管SWCNT很容易製造,將碳管按金屬性或半導體性來分類卻相當困難、昂貴且耗時。去年史丹福大學的Zhenan Bao等人研發出分離不同屬性碳管的全新方法──將碳管與含有區域規則性聚(3-烷基噻吩)高分子的甲苯溶劑混合。此分離方式十分簡單,只需先將高分子與SWCNT置於超音波清洗槽中進行處理,再以離心分離法將金屬性奈米碳管與半導體性碳管分離。

最近,該研究團隊又找到四種能用來分離SWCNT的溶劑:十氫萘(decalin)、四氫萘(tetralin)、間二甲苯(m-xylene)與鄰二甲苯(o-xylene)。分離產率最高的溶劑是十氫萘與鄰二甲苯,可達40%。研究人員指出,只有非極性溶劑才能分離出半導體SWCNT,此現象也因此成為挑選溶劑時的參考指標之一。

這些溶劑可做為含奈米碳管的「墨水」,用於噴墨印刷電子元件,這意味著研究人員現在可以挑選更適合印刷過程的墨水。這些溶劑的黏度、表面張力與沸點都更能與設備及奈米碳管的特性搭配,也較不具毒性。

Bao等人透露,該團隊目前正與帕羅奧多研究中心(Palo Alto Research Institute)Bsing Hsieh合作,希望利用溶劑分離取得的SWCNT進一步印刷製作出元件。詳見Small 11, pp.126133 (2015)


原始網站:https://nano.nchc.org.tw/index.php?apps=news&mod=welcome&action=show&gid=1019
譯者/譯者服務單位:洪士傑/奈米科學網特約譯者   責任編輯:蔡雅芝
發布日期: 2015/03/18
發布人員: 王芊樺