Электронный транспорт в материалах на основе углеродных наноструктур

• Автор: Ткачев, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1 Графит
1.1.1 Электрофизические свойства графита
1.2 Углеродные нанотрубки
1.2.1 Однослойные углеродные нанотрубки
1.2.2 Многослойные углеродные нанотрубки
1.2.3 Влияние методов синтеза многослойных углеродных нанотрубок
на их дефектность, однородность и наличие других фаз углерода
1.3 Квантовые поправки к проводимости
1.3.1 Квантовые поправки к проводимости невзаимодействующих электронов
1.3.2 Эффекты слабой локализации в присутствии магнитного поля
1.3.3 Квантовые поправки к проводимости взаимодействующих электронов
1.3.4 Взаимодействие в куперовском канале в присутствии магнитного поля
1.4 Электрофизические свойства углеродных нанотрубок
1.5 Постановка задач исследований
Глава 2. Исследуемые образцы и методика эксперимента
2.1 Синтез и охарактеризование многослойных углеродных нанотрубок
2.2 Синтез и охарактеризование расширенных графитов
2.3 Методика измерения проводимости исследуемых образцов
Глава 3. Экспериментальные результаты и их обсуждение
3.1 Температурные зависимости электропроводности

3.2 Магнетопроводимость
Заключение
Список цитируемой литературы

Введение
Актуальность темы
Развитие элементной базы электроники в настоящее время идет по направлению к созданию новых наноматериалов с целью уменьшения размеров и улучшения характеристик. Одними из основных исследуемых в мире материалов, подходящих под эти условия, являются наноматериалы на основе углерода. Помимо применения углеродных наноструктур в наноэлектронике, такие объекты широко применяются и в других областях: газовые и биосенсоры, хранение веществ (водород, радиоактивные элементы, и другие вещества), сорбционные материалы (например, локализация и устранение нефтяных пятен), поглощение электромагнитного излучения, суперконденсаторы, полевые эммитеры, солнечные элементы и другие сферы применения. Многие из этих приложений основаны на проводящих свойствах углеродных наноматериалов. Параметры углеродных нанотрубок, в первую очередь, такие как диаметр, длина, хиральность, количество слоев и другие, напрямую влияют на их электронный транспорт. Синтез нанотрубок различными методами приводит к значительному разбросу выше перечисленных параметров. Особенно это проявляется при синтезе наностуктур в макроскопическом количестве. Электрофизические свойства разных видов объемных образцов углеродных наноструктур систематически практически никто не изучал. Это связано с тем, что исследуемые' в науке углеродные материалы не имеют идеальной структуры и содержат помимо неоднородностей, структурных дефектов, также примеси химических элементов и других фаз углерода. Электронный транспорт напрямую зависит от качества структуры и наличия примесей в углеродных наноматериалах. В силу этих особенностей электрофизические свойства углеродных нанотрубок характеризуются значительным несоответствием в различных публикациях. Особенности электронного транспорта наиболее сильно проявляются при

помощи данного метода возможен синтез нанотрубок с узким распределением по диаметру, что достигается использованием специально приготовленного катализатора и контролем над температурным режимом синтеза. Отсутствие других форм углерода в конечном продукте синтеза. При определенных условиях синтеза возможно снижение концентрации аморфного углерода в продукте синтеза. В случае дальнейшего прикладного использования данные качества конечного материала играют важную роль, в силу сильной корреляции между электрофизичнскими свойствами нанотрубок и их структурой. Более того, вышеописанные положительные качества позволяют корректно проводить исследование и характеризацию электрофизических свойств углеродных нанотрубок. Отметим отрицательные качества данного метода синтеза. Углеродные нанотрубки обладают более дефектной структурой, в силу низких температур синтеза ~ 1 ООО К. К сожалению, в настоящие время данный метод синтеза не может являться промышленным, из-за сложности приготовления катализатора и соблюдения строгих условий синтеза.