发布: 2009-10-06 18:06作者: Nicolas Mokhoff来源: 电子工程专辑台湾
來自美國本田研究所材料科學部(Materials Science Division at the Honda Research Institute USA Inc)、普渡大學(Purdue University)與路易斯維爾大學(University of Louisville)的研究人員，號稱已經學會如何控制碳奈米管的結構，讓它們能擁有金屬或是半導體的特性。
碳奈米管的導電性優於其他金屬，不過實際應用需要它們能被製造成符合特定標準；上述單位的科學家日前發表了一篇論文，敘述他們在奈米碳管方面的新研究成果。「這篇報告是首度公佈我們能以非常系統性的方法來控制碳奈米管、使其具備金屬或半導體特性的成果；」本田研究所首席科學家Avetik Harutyunyan表示，製造金屬特性奈米管的成功機率已達91%。
「用碳奈米管製造電晶體的主要障礙，就在於如何控制它們的金屬或是半導體特性；」普渡大學材料工程系副教授Eric Stach表示：「固態電子學的重心就是能夠控制矽的半導體特性。」多年來，科學家已知碳奈米管具備隨機結構，也就是它們有時候是金屬、有時候是半導體，但箇中原理為何卻不甚清楚。
碳奈米管，能被視為是捲成管狀的一層厚厚的碳原子薄片，不同的捲法會形成不同的架構；而就是這樣的架構會決定它們具備金屬特性或是半導體特性。那些碳奈米管是在真空室中，透過將鐵粒子曝露在甲烷氣體中所「長」成；該種氣體含有碳與氫，鐵粒子的角色是將碳從氣體中放出來的催化劑。
研究人員用以控制碳奈米管成為金屬或是半導體的方法，是使用氬(argon)或是氦做為載體氣體(carrier gases)，讓甲烷像是水一樣緩慢流進真空室。如果使用氦氣代替氬氣，鐵粒子會有特定的尺寸、形狀與凸出面(pronounced facet)；但如果使用的是氬氣，鐵粒子的凸面又會減少，尺寸也會跟著改變。
「我們的研究顯示，能夠透過適當地控制鐵粒子催化劑的尺寸與形狀，來控制奈米管的結構與導電性；這也是首次證明了催化劑狀態與奈米管結構之間存在確定關係。」Stach表示。
(參考原文：Nanotubes grown as metals, semiconductors，by Nicolas Mokhoff)