अनुप्रयोग विशिष्ट सिंगल और मल्टी दीवारों कार्बन नैनोट्यूब के द्वारा स्वस्थानी Characterizati में चयन

आईटी DESYGN - विशेष संस्करण

औद्योगिक प्रौद्योगिकी के लिए डिजाइन संश्लेषण, और नैनोट्यूब ग्रोथ

जना Andzane , यूसुफ एम. Tobin, Zhonglai ली, Juris Prikulis, मार्क Baxendale, हकान Olin, जस्टिन डी. होम्स और Donats Erts

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पोस्ट किया ^गया: 6 वें नवम्बर 2007

प्रकाशित किया गया था: 16 ^वें नवम्बर 2007

DOI: 10.2240/azojono0123

जिन विषय

सार

पृष्ठभूमि

तरीके और सामग्री

SWCNTs नैनोट्यूब

ट्यूब प्रकार MWCNTs

बांस प्रकार MWCNT

SCF नैनोट्यूब बढ़ी

परिणाम और चर्चा

फील्ड उत्सर्जन गुण

बिजली विशेषता का प्रयोग एक दो जांच विधि

नैनोट्यूब गुणवत्ता

निष्कर्ष

आभार

सन्दर्भ

सम्पर्क करने का विवरण

सार

व्यक्तिगत एकल और बहु दीवारों कार्बन नैनोट्यूब, रासायनिक वाष्प और सुपर तरल बयान तकनीक द्वारा विकसित, प्रवाहकीय और क्षेत्र उत्सर्जन गुणों का उपयोग कर एक संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप स्कैनिंग टनलिंग (मंदिर - एसटीएम) माइक्रोस्कोप तकनीक स्वस्थानी में मूल्यांकन किया गया है. चालकता और क्षेत्र उत्सर्जन माप nanotube इलेक्ट्रोड दूरी और संपर्क टिप्पणियों से प्राप्त किया गया. सभी कार्बन नैनोट्यूब के लिए प्रायोगिक क्षेत्र उत्सर्जन विशेषताओं को अच्छी तरह से बहेलिया-Nordheim समीकरण फिट जांच जब अलग काम कार्यों को लागू किया गया.   क्षेत्र उत्सर्जन और प्रवाहकीय गुणों में अंतर का विश्लेषण कर रहे हैं और कार्बन नैनोट्यूब की संरचना से संबंधित है. यहाँ प्रस्तुत विधि सीटू चयन में विशेष रूप से इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों के लिए वांछित गुणों के साथ CNT के लिए उपयुक्त है.

पृष्ठभूमि

कार्बन नैनोट्यूब (CNTs) संभावित अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ आकर्षक सामग्री रहे हैं .   CNT आधारित ट्रांजिस्टर जैसे विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, [1-5], तार्किक सर्किट [6] nanoelectromechanical उपकरणों, [7-9] सेंसर [10,11]   प्रदर्शन किया गया है . 1995 में CNTs क्षेत्र उत्सर्जन से सूचना मिली थी [12,13] नैनोट्यूब और हो जाता है   एक क्षेत्र इलेक्ट्रॉन emitters के रूप में उम्मीदवारों का वादा. [14-17] एक उच्च क्षेत्र वृद्धि कारक है, उत्सर्जन क्षेत्र के लिए फायदेमंद में CNTs परिणामों की उच्च पहलू अनुपात (व्यास लंबाई) .

इन अनुप्रयोगों सामग्री गुणों, जैसे संरचनात्मक कठोरता, विद्युत चालकता और छोटे घनत्व के एक असामान्य संयोजन की मांग, CNTs द्वारा केवल पास . इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को भी जौल हीटिंग और उच्च तन्यता तनाव की वजह से डिवाइस की विफलता से बचने के उच्च तापमान को झेलने चाहिए.

चूंकि नैनोट्यूब विभिन्न संरचनाओं के साथ अलग अलग तरीकों से उगाया जा सकता है है, एक चयनात्मक आवेदन के लिए एक CNT के उचित प्रकार का चयन एक चुनौतीपूर्ण काम है . CNTs आर्क डिस्चार्ज, लेजर पृथक, रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी), सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ (SCF) और अन्य सीवीडी के साथ [18-20] उत्पादन का सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया विधि के रूप में विभिन्न तरीकों से तैयार किया जा सकता है.

क्षेत्र उत्सर्जन जैसे अनुप्रयोगों की एक बड़ी संख्या के लिए जांच ज्यादातर में किया गया है CNT फिल्मों या सरणियों पर प्रदर्शन किया. व्यक्तिगत नैनोट्यूब पर सीधी तुलना माप या CNTs के arrays बड़ी मात्रा पर औसत लक्षण वर्णन से अधिक सूचनात्मक हैं.

फील्ड उत्सर्जन और प्रवाहकीय के रूप में अच्छी तरह से गिरावट और विफलता व्यक्तिगत नैनोट्यूब के मापदंडों के गुण समूहों की एक संख्या (देखें द्वारा जांच की गई है, उदाहरण के लिए, [21-24] हालांकि, हमारे ज्ञान का सबसे अच्छा करने के लिए, वहाँ अभी एक अध्ययन अलग नैनोट्यूब समान प्रयोगात्मक शर्तों के तहत जांच पर बाहर किए गए अलग तथ्यों वर्तमान जीवनकाल गिरावट, और व्यक्तिगत नैनोट्यूब emitters की विफलता के रूप में अच्छी तरह के रूप में [21,23,24] प्रवाहकीय गुणों पर, बिजली के टूटने और व्यक्ति के तंत्र मापदंडों पर उपलब्ध हैं. दो बिंदु लक्षण वर्णन के दौरान नैनोट्यूब [22], लेकिन यह अक्सर समस्याग्रस्त विभिन्न प्रयोगात्मक ही नहीं किया जा रहा की स्थिति के कारण नैनोट्यूब के गुणों की तुलना.

इस पत्र में हम प्रवाहकीय और क्षेत्र उत्सर्जन गुणों के लिए के एक व्यवस्थित अध्ययन रिपोर्ट घिरी एकल, बहु दीवारों सहित बांस संरचित कार्बन नैनोट्यूब (BCNTs) और एकल घिरी CNT सी ₆₀ अणुओं के साथ भरा, . सभी संरचनाओं समान शर्तों के तहत जांच की गई और तुलना में.   हाल ही में सीटू [25-29] तकनीक है जिसमें संपर्क में जगह और आकार समायोजित किया जा सकता है माप के दौरान मनाया हमारे प्रयोगों में इस्तेमाल किया गया था में विकसित किया है. नैनोट्यूब रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) और सुपर तरल तरीकों (SCF) द्वारा तैयार किया गया .

तरीके और सामग्री

एक स्कैनिंग tunneling खुर्दबीन, एक संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (मंदिर एसटीएम) का एक नमूना धारक में बनाया [29,30], हेरफेर और नैनोट्यूब जांच के रूप में संख्या 1 में सचित्र किया गया . नैनोट्यूब विद्युत प्रवाहकीय चिपकने वाला CW2400, जिसके माध्यम से बिजली के संपर्क किया गया था का उपयोग करते हुए एक सोने की टिप पर बंधुआ थे, दूसरा सिरा काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में इस्तेमाल किया गया था और सीधे मंदिर में मनाया जा सकता है है.

प्रयोगों से बाहर फिलिप्स मंदिर 301-80 केवी पर खुर्दबीन ऑपरेटिंग, एक गहरी छवि अधिग्रहण के लिए देखें द्वितीय सीसीडी कैमरे के साथ सुसज्जित में किए गए . वैक्यूम नमूना कक्ष में लगभग 10 ^-3 Pa. पूर्वाग्रह वोल्टेज और मौजूदा नमूना एक स्रोत मीटर (6430 Keithley) के द्वारा नियंत्रित किया गया .

कार्बन नैनोट्यूब सीवीडी और SCF तकनीक द्वारा उत्पादित थे. नैनोट्यूब की लंबाई 600 एनएम और 8 सुक्ष्ममापी के बीच थे, और radiuses 7 और 50 एनएम के बीच थे. गैर शुद्ध बहु दीवारों कार्बन नैनोट्यूब Aldrich से संदर्भ के लिए मापा गया.

सीवीडी बड़े हो दीवार और multiwall CNTs MgO समर्थित सह / मो (ट्यूब प्रकार नैनोट्यूब) CNTs और पी.डी. / मो उत्प्रेरक (बांस प्रकार नैनोट्यूब) संश्लेषित थे. MgO 450 º सी में ₂ मिलीग्राम (OH) _{2 3} सीओ के अपघटन द्वारा 6 के लिए तैयार किया गया था घंटा [31 ].

SWCNTs नैनोट्यूब

. सह का एक जलीय समाधान ₍₃ सं) ₂ 0.6 ₂ 0 और (एनएच ₄₎ मो _{6 24} ओ एच ₂ हे एच तैयार थे और MgO समर्थन के साथ एक सह के साथ मिश्रित: मो 3:02 की दाढ़ अनुपात में सुखाने के बाद 80 ^ओ सी पर एक ओवन   सूखे अग्रदूत पाउडर तो 550 º सी. उत्प्रेरक के 0.3 ग्राम में कैलक्लाइंड एक क्वार्ट्ज ट्यूब में रखा गया था और 30 मिनट के लिए 300 मिलीलीटर ^मिनट -1 की एक प्रवाह दर _पर 2 एच / एर के माहौल को कम करने में 800 º सी करने के लिए गर्म .   मीथेन तो 50 मिलीलीटर मिनट ^-1 की एक प्रवाह दर पर ट्यूब में खिलाया गया था .   SWNT गठन के लिए विकास की अवधि 60 मिनट में स्थापित किया गया था, जिसके बाद भट्ठी कमरे के तापमान पर ठंडा किया गया था.   शुद्ध SWNT सामग्री हासिल करने के लिए, सामग्री के रूप में _{तैयार} 6 एम 3 HNO के साथ इलाज किया गया था और पानी से धोया था उत्प्रेरक को दूर.

ट्यूब प्रकार MWCNTs

सह का एक जलीय समाधान ₍₃ सं) ₂ 0.6 एच ₂ 0 और (एनएच ₄₎ मो _{6 24} ओ एच ₂ हे तैयार थे और एक सह के साथ MgO समर्थन के साथ मिश्रित: मो 03:04 के वजन के अनुपात में सुखाने के बाद 80 ^ओ सी पर एक ओवन   सूखे अग्रदूत पाउडर तो 550 º सी. उत्प्रेरक के 0.3 ग्राम में कैलक्लाइंड एक क्वार्ट्ज ट्यूब में रखा गया था और 30 मिनट के लिए 300 मिलीलीटर ^मिनट -1 की एक प्रवाह दर _पर 2 एच / एर के माहौल को कम करने में 800 º सी करने के लिए गर्म .   मीथेन तो एक साथ 200 मिलीलीटर मिनट ^-1 की एक प्रवाह दर पर ट्यूब में खिलाया गया था   एच / ₂ एर 100 मिलीलीटर ^-1 मिनट के प्रवाह की दर. MWNT गठन के लिए विकास की अवधि 60 मिनट में स्थापित किया गया था, जिसके बाद भट्ठी कमरे के तापमान पर ठंडा किया गया था.   शुद्ध MWNT सामग्री हासिल करने के लिए, सामग्री के रूप में _{तैयार} 6 एम 3 HNO के साथ इलाज किया गया था और पानी से धोया था उत्प्रेरक को दूर.

बांस प्रकार MWCNT

पीडी की एक जलीय घोल ₍₃ सं) _2. XH ₂ हे और (एनएच ₄₎ मो ₆ हे ₂₄ एच ₂ हे MgO समर्थन के साथ मिलाया गया था, उसके बाद 30 मिनट और सुखाने के लिए sonication से.   सूखे अग्रदूत पाउडर 6 घंटा के लिए 500 º सी में sintered था.   उत्प्रेरक के 0.3 ग्राम एक क्वार्ट्ज ट्यूब में रखा गया था और 900 º सी करने के लिए ₂ एच / एर के माहौल को कम करने में 30 मिनट के लिए 300 मिलीलीटर मिनट ^-1 की एक प्रवाह दर पर गर्म.   मीथेन तो 100 मिलीलीटर मिनट ^-1 की एक प्रवाह दर पर ट्यूब में खिलाया गया था .   BCNTs गठन के लिए विकास की अवधि 30 मिनट में स्थापित किया गया था, जिसके बाद भट्ठी कमरे के तापमान पर ठंडा किया गया था.   शुद्ध BCNTs सामग्री हासिल करने के लिए, सामग्री के रूप में _{तैयार} 6 एम 3 HNO के साथ इलाज किया गया था और पानी से धोया था उत्प्रेरक को दूर.

SCF नैनोट्यूब बढ़ी

SCF बड़े हो नैनोट्यूब एक MgO पर तैयार किए गए 3 wt सह% और 4 wt समर्थित% मो उत्प्रेरक. [20]   एक ठेठ SCF बयान प्रयोग में, 0.5 ग्राम / सह MgO उत्प्रेरक एक उच्च दबाव रिएक्टर (Inconel 625 GR2 - स्नैप-Tite, Inc) में रखा गया था,   और एच ₂ / 750 (वी / वी = 20/180 मिलीलीटर ^-1 मिनट) एर ° 30 मिनट के लिए सी का उपयोग कम हो गया था .   कार्बन स्रोत के रूप में सीओ पहले 40 में एक 450 मिलीलीटर स्टेनलेस स्टील जलाशय के लिए जोड़ा गया था ° सी के एक तापमान नियंत्रित पानी के स्नान में.   प्रणाली के माध्यम से एक कार्बन स्रोत जलाशय है, जिसमें एक पिस्टन की Inlet और आउटलेट वाल्व को जोड़ने एक 260 मिलीलीटर ISCO सिरिंज पंप प्रवाह द्वारा स्थापित किया गया था ( लिंकन , पूर्वोत्तर ) और प्रतिक्रिया पोत क्रमशः.   लगातार दबाव में वापस दबाव नियामक प्रणाली को बनाए रखा और प्रणाली के माध्यम से सीओ के प्रवाह की दर को नियंत्रित किया.   प्रतिक्रिया समय के 60 मिनट के लिए स्थापित किया गया था.   बाद रिएक्टर नीचे कमरे के तापमान पर ठंडा किया गया था, पाउडर / कार्बन उत्प्रेरक _6M HNO 3 के साथ इलाज किया गया था.

परिणाम और चर्चा

फील्ड उत्सर्जन गुण

क्षेत्र उत्सर्जन प्रयोगों के लिए एक उच्च विद्युत क्षमता (250 वी) CNT और काउंटर इलेक्ट्रोड के बीच लागू किया गया था.   सेटअप मंदिर - एसपीएम सटीक नियंत्रण और CNT रिश्तेदार की स्थिति के anode और आसपास के अन्य ऑब्जेक्ट्स (2a अंजीर) माप की अनुमति देता है.   स्थानीय क्षेत्र का उपयोग कर अनुमान लगाया गया था   जहां [21] लागू संभावित है,   interelectrode दूरी है,   क्षेत्र वृद्धि कारक है ज्यामितीय नैनोट्यूब क्षेत्र के लिए वृद्धि कारक γ उनकी लंबाई एल और त्रिज्या r के रूप में द्वारा निर्धारित किया गया था. γ = (0.87L r / 4.5 +) [32,33].   हमारे मामले में, फ़ील्ड वृद्धि कारक सीवीडी MWNTs की तरह हो ट्यूब के लिए छोड़कर नैनोट्यूब के सबसे अधिक जांच के लिए 100 से अधिक   जिसके लिए 20 = γ   (तालिका 1).

  चित्रा 2b और तालिका 1 कार्बन नैनोट्यूब के सभी प्रकार की जांच के लिए स्थानीय क्षेत्र के एक समारोह के रूप में क्षेत्र उत्सर्जन धाराओं के शो की तुलना.

आमतौर पर, सह / मो उत्प्रेरक पर हो MWCNT के लिए क्षेत्र उत्सर्जन 1.5 के स्थानीय क्षेत्रों में सेट - 4.1 वी / एनएम (तालिका 1) और 3.0 के स्थानीय क्षेत्रों में संतृप्त - 4.6 वी / एनएम, जो साहित्य के लिए डेटा के लिए तुलनीय है बहु दीवारों कार्बन नैनोट्यूब [21] सीवीडी बड़े हो SWNTs के लिए हमारी _सी 60 अणुओं के साथ नहीं भरा भरा है और डेटा से पता चलता है कि क्षेत्र उत्सर्जन MWNTs के लिए मनाया उन लोगों के लिए लगभग समान voltages पर शुरू होता है. वाणिज्यिक सीवीडी नैनोट्यूब बड़े हो Aldrich (से) और उपन्यास सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ (SCF) द्वारा बयान विधि हो MWCNTs / सह मो उत्प्रेरक (fig. 2b) पर सीवीडी विधि द्वारा हो उन लोगों के लिए लगभग समान क्षेत्र उत्सर्जन विशेषताओं एक्ज़िबिट. फील्ड उत्सर्जन और प्रवाहकीय विशेषताओं की CNTs [34] graphitization की डिग्री से प्रभावित है. हमारे निष्कर्षों के अनुसार, स्थिति और अधिक जटिल है. सीवीडी बड़े हो SWCNTs और SCF हो नैनोट्यूब (चित्रा 3) के लिए रमन स्पेक्ट्रम जी और डी बैंड ऊंचाई के अनुपात में अंतर से पता चलता है.   जी और डी बैंड सपा ² (प्रवाहकीय संरचनाओं) और सपा ³ (nonconductive संरचनाओं) CNTs में संबंध के अनुरूप है . हालांकि जी / डी बैंड अनुपात और graphitization के फलस्वरूप उच्च डिग्री सह / मो उत्प्रेरक पर हो CNTs के लिए मनाया जाता है, हम उल्लेखनीय diffrences सीवीडी और SCF बड़े नैनोट्यूब के क्षेत्र उत्सर्जन गुणों में पालन नहीं करते. संरचनाओं की तरह बांस के लिए जी / डी अनुपात भी सीवीडी बड़े हो SWCNTs के लिए अधिक से अधिक है, तथापि, बांस आकार MWCNTs के लिए क्षेत्र उत्सर्जन MgO समर्थित पी.डी. / मो पर हो सीवीडी विधि द्वारा उत्प्रेरक बहुत अधिक स्थानीय क्षेत्रों 7-8 पर सेट / वी एनएम (आंकड़ा 2b).

वर्तमान स्थानीय क्षेत्र पर निर्भरता सभी जांच बहेलिया-Nordheim (देखते हैं, 2b ठोस लाइनों चित्रा) मॉडल है, जिसमें कहा गया है कि मौजूदा emitter (मैं) प्रति emitter की सतह क्षेत्र में स्थानीय क्षेत्र के साथ बदलता रहता है अच्छी तरह से फिट नैनोट्यूब के लिए प्राप्त ( ए): [36,37]

  (1)

जहां Φ काम समारोह है,   वी वोल्टेज लागू है, और घ interelectrode दूरी है.

सभी नैनोट्यूब के लिए, BCNTs छोड़कर, क्षेत्र उत्सर्जन विशेषताओं बहेलिया-Nordheim मॉडल फिट जब ग्रेफाइट का काम समारोह के लिए एक मूल्य   5.1 eV [5] इस्तेमाल किया गया था .   अजीब स्थानीय BCNTs से उत्सर्जन के लिए आवश्यक फ़ील्ड 8.1 के लिए इस्तेमाल किया जा eV की एक काम समारोह मूल्य की आवश्यकता है.   इन BCNTs में जंक्शनों प्रभावी अनुपात एल / आर, जो क्षेत्र वृद्धि कारक निर्धारित करता है, उत्सर्जन दहलीज क्षेत्रों बड़ा बनाने के प्रभाव की संभावना है .

औसत उत्सर्जन क्षेत्र धाराओं संतृप्ति (देखें तालिका 1) में निर्धारित किया गया है और सीवीडी के लिए 10 NA के लिए 500 NA से विभिन्न बड़े हो   MWCNTs तरह ट्यूब,   100 NA से 1.5 μA   BCNTs के लिए, और SCF बड़े हो MWCNTs के लिए 150 NA करने के लिए 2 μA. - व्यावसायिक रूप से उपलब्ध MWCNTs (Aldrich) एक्ज़िबिट उच्च क्षेत्र उत्सर्जन धाराओं 10 मीटर ए अप करने के लिए   सीवीडी बड़े हो नैनोट्यूब के लिए क्षेत्र उत्सर्जन संतृप्ति धाराओं के लिए पहले की रिपोर्ट मान 2 से एक बहुत बड़े अंतराल में विभिन्न NA से 9 μA [19 ] फील्ड उत्सर्जन संतृप्ति धाराओं सीवीडी बड़े हो SWCNTs के लिए खाली है और 10 μA के लिए 100 NA से 5 μA से भरा SWCNTs के _{लिए 60} सी विविध . क्षेत्र संतृप्ति पर अलग - अलग नैनोट्यूब क्षेत्र उत्सर्जन धाराओं के उत्सर्जन के लक्षण वर्णन के दौरान लगभग 50% के लिए औसत मूल्यों के समय में अस्थिर है, पहले की रिपोर्ट उन करने के लिए इसी तरह की थे [38]

तालिका 1. CNTs के फील्ड उत्सर्जन विशेषताओं विभिन्न शर्तों पर हो.

उच्च नैनोट्यूब के स्थानीय क्षेत्रों विफलता (चित्र 4, 1 टेबल) मनाया गया.   विफलता धाराओं लगभग 2 बार संतृप्ति धाराओं की तुलना में अधिक थे.   विफलता स्थानीय क्षेत्र 1 तालिका में प्रस्तुत कर रहे हैं और 3-4.6 से विभिन्न वी / एनएम ट्यूब की तरह MWCNTs के लिए और करने के लिए 12 वी / बांस की तरह MWCNTs के लिए एनएम. सीवीडी विभिन्न समूहों से बड़े हो नैनोट्यूब के लिए स्थानीय क्षेत्रों को तोड़ने का साहित्य मूल्यों 3 से 10 वी / [19,21] एनएम के अंतराल में विविध.

SWCNTs के लिए स्थानीय क्षेत्रों तोड़कर MWCNTs (अप करने के लिए 6 वी / एनएम) के साथ तुलनीय थे, जबकि _सी 60 से भरे SWNTs स्थानीय क्षेत्रों को तोड़ने 9 वी / एनएम के साथ एक उच्च स्थिरता का प्रदर्शन किया.   सी ₆₀ से भरे SWNTs और उच्च voltages लागू (200 - 250V) पर BCNTs emitters के एक क्रमिक गिरावट मनाया गया के रूप में आंकड़ा 4 में दिखाया गया है (1 तालिका देखें.) है जबकि अन्य सभी नैनोट्यूब CNT और सोने के बीच कमजोर संपर्क पर विफल रही है टिप, CNT इस मामले में पूरी तरह से सोने टिप से निकालता है जब उत्सर्जन वर्तमान बहुत अधिक नहीं है.

बिजली विशेषता का प्रयोग एक दो जांच विधि

आदेश में व्यक्तिगत CNTs की बिजली चालकता को मापने के लिए, नैनोट्यूब एक काउंटर आंकड़ा 5a में दिखाया के रूप में इलेक्ट्रोड के साथ सीधे संपर्क में लाया गया था.   मैं (वी) के इस पत्र में संबोधित CNTs के सभी प्रकार के विशेषताओं चित्र 5c में दिखाए जाते हैं .

तालिका 2. सीवीडी हो CNTs की प्रवाहकीय और विशेषताओं को तोड़ने

तदनुसार सभी नैनोट्यूब के लिए resistances दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है है . पहले समूह (ट्यूब की तरह MWCNTs और SWCNTs) के प्रतिरोध 250 kΩ के अंतराल में विभिन्न नैनोट्यूब 1MΩ, जो सीवीडी बड़े हो CNTs के दो जांच लक्षण वर्णन के लिए विशिष्ट है [19 ]   MWCNTs, खाली की तरह सीवीडी बड़े हो ट्यूब के क्रम में इस समूह में प्रतिरोध कम हो जाती है और _सी 60 SWCNTs (चित्रा 5c) के साथ भरा है. सी ₆₀ से भरे SWNTs unfilled SWNTs की तुलना में कम प्रतिरोध का प्रदर्शन किया. सीवीडी BCNTs बड़े हो, वाणिज्यिक MWCNTs और SCF बड़े हो MWNTs के लिए, मापा प्रतिरोध ऊपर रिपोर्ट नैनोट्यूब के पहले समूह के लिए डेटा की तुलना में परिमाण के 3 आदेश के द्वारा अधिक था. SCF और वाणिज्यिक नैनोट्यूब के लिए इस तरह के अंतर के लिए कारण C0/Mo उत्प्रेरक पर हो नैनोट्यूब तुलना में एक graphitization के निचले डिग्री हो सकता है. रमन spectrums (चित्रा 3) में दिखाया गया है, SCF नैनोट्यूब सीवीडी विधि द्वारा सह / मो उत्प्रेरक पर हो नैनोट्यूब की तुलना में प्रदर्शन graphitization के कम डिग्री. हमारी राय है कि वाणिज्यिक और SCF हो नैनोट्यूब दोष के एक उच्च घनत्व के साथ टूटा बाहरी गोले है . एक दो बिंदु लक्षण वर्णन के मामले में, काउंटर इलेक्ट्रोड कम दोषपूर्ण भीतरी गोले वर्तमान ले जाने के बजाय दोषपूर्ण बाहरी गोले के लिए सीधे संपर्क . भीतरी गोले के माध्यम से इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रदान करने के लिए, एक उच्च वोल्टेज की आवश्यकता है. जैसा कि पहले बताया, कार्बन नैनोट्यूब की बाहरी परत के इलेक्ट्रॉन परिवहन में प्रभावी रहे हैं और इसलिए नैनोट्यूब की चालकता का निर्धारण [ 22] संभवत: भीतरी परतों क्षेत्र उत्सर्जन में भाग ले रहे हैं इसलिए बड़े हो नैनोट्यूब (चित्रा 2b) resistances (चित्रा 5c) में अंतर की तुलना में नहीं मनाया गया सीवीडी और SCF के बीच क्षेत्र उत्सर्जन में महत्वपूर्ण मतभेद . यह संभव है कि बांस जंक्शनों में मौजूद संरचनाओं की तरह समान रूप से CNTs के बाहरी और भीतरी दीवारों में चालकता कम है. इस संपत्ति क्षेत्र उत्सर्जन और चालकता के प्रतिरोध में वृद्धि हो सकती है.

नैनोट्यूब गुणवत्ता

नैनोट्यूब, विफलता धाराओं और voltages की गुणवत्ता विशेषताएँ (तालिका 2 देखें) निर्धारित किया गया है. नैनोट्यूब विफलता धाराओं सीवीडी हो SWNTs और MWNTs के लिए 20 μA और ऊपर से 80 μA _सी 60 से भरे SWNTs के लिए थे.   विफलता voltages SWNTs के लिए 5 वी और 10 वी सी ₆₀ से भरे SWNTs के लिए (तालिका 2 देखें) .   बांस प्रकार CNTs भी 25 वी है जिसका अर्थ है कि इन नैनोट्यूब उच्च बिजली के क्षेत्र अनुप्रयोगों में इस्तेमाल किया जा सकता है पर स्थिर रहे हैं. चित्रा 5b से पता चलता है कि अपने बीच, जो नैनोट्यूब के सभी प्रकार के के लिए मनाया गया है नैनोट्यूब के पास बाधित है.   इस परिणाम पता चलता है कि ट्यूब resistively और गरम थे कि स्थानीय स्तर पर पर्याप्त उच्च करने के लिए ग्रेफाइट की दीवार भाप बनकर तापमान हो जाता है, फलस्वरूप, जौल हीटिंग द्वारा क्षति के स्थान CNT में दोषों की उपस्थिति से निर्धारित नहीं है. नतीजतन, निगरानी के तहत दोष के स्थान CNT के टूटने बिंदु पर कोई प्रभाव नहीं है. अन्य कार्यों में [19,21] नैनोट्यूब विफलताओं बीच निकट संपर्क क्षेत्रों में पाए गए.

निष्कर्ष

एक संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के अंदर समान शर्तों के तहत क्षेत्र के उत्सर्जन और SWNTs की किस्मों और MWNTs प्रवाहकीय गुणों का अध्ययन किया गया . चालकता और क्षेत्र उत्सर्जन गुण नैनोट्यूब संरचना निर्भर थे.   चाहे प्रवाहकीय या गुणों में अंतर,   क्षेत्र उत्सर्जन, बाहरी परत की संरचना पर निर्भर, बांस प्रकार नैनोट्यूब में जंक्शनों की उपस्थिति और   क्या नैनोट्यूब सी ₆₀ अणुओं के साथ भर गया था .   सी ₆₀ के अणुओं के साथ भरा नैनोट्यूब सुधार प्रवाहकीय और क्षेत्र उत्सर्जन गुण दिखा .   बांस संरचनाओं अन्य CNT संरचनाओं के साथ तुलना में गरीब क्षेत्र उत्सर्जन गुणों का प्रदर्शन, तथापि, इन नैनोट्यूब उच्च बिजली के क्षेत्र में और अधिक स्थिर थे.   हम सुझाव है कि नैनोट्यूब की बाहरी परत की गुणवत्ता 3 परिमाण के आदेश द्वारा नैनोट्यूब की चालकता कम कर सकते हैं काफी क्षेत्र उत्सर्जन गुणों को प्रभावित किए बिना.   एकल दीवारों और multiwall कार्बन नैनोट्यूब की तरह बांस भरा खाली और multiwall कार्बन नैनोट्यूब की तरह एकल ट्यूब के साथ तुलना में उच्च तोड़ने क्षेत्रों प्रदर्शन.   दो जांच माप के दौरान उच्च बिजली के क्षेत्र में नैनोट्यूब की विफलता पर या पास नैनोट्यूब बीच हुई.   इन परिणामों का सुझाव है कि तोड़ने जगह नैनोट्यूब के अंदर दोष के स्थान के आधार पर है, लेकिन जौल हीटिंग द्वारा निर्धारित नहीं है. इसके अलावा, नैनोट्यूब के क्षेत्र उत्सर्जन के दौरान क्रमिक _{विनाश} 60 सी भरा SWNTs और बांस प्रकार MWNTs के लिए मनाया गया.   इन प्रयोगों से पता चला कि मंदिर डीसी इलेक्ट्रोड के साथ सुसज्जित एसपीएम व्यक्ति कार्बन नैनोट्यूब के व्यवस्थित लक्षण वर्णन के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण साबित हो गया है.   यह परिणाम के तेजी से अधिग्रहण की वजह से लिथोग्राफी तरीकों से बेहतर माना जा सकता है.

आभार

इस काम यूरोपीय संघ विशिष्ट अनुसंधान लक्षित DESYGN आईटी (नहीं NMP4 सीटी-2004-+५,०५,६२६) परियोजना और सामग्री विज्ञान में लातवी राष्ट्रीय कार्यक्रम द्वारा समर्थित किया गया. जावेद और जेपी ESF से समर्थन स्वीकार करो.

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सम्पर्क करने का विवरण

जना Andzane, Juris Prikulis और Donats Erts

संस्थान की रासायनिक भौतिकी,
विश्वविद्यालय की लाटविया
रैना 19 Blvd
LV-+१५८६ रिगा
लाटविया

Jana.Andzane @ lu.lv
Juris.Prikulis @ lu.lv
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यूसुफ एम. Tobin, Zhonglai ली और जस्टिन डी. होम्स

रसायन विज्ञान विभाग, सामग्री और धारा सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थ केंद्र
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और

अनुकूली nanostructures और Nanodevices पर अनुसंधान के लिए केंद्र (CRANN)
ट्रिनिटी कॉलेज डबलिन
सड़क पता
डबलिन 2,
आयरलैंड

joedillanetobin@yahoo.com
j.holmes @ ucc.ie

मार्क Baxendale

क्वीन मेरी
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लंदन , इंग्लैंड

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हकान Olin

सामग्री भौतिकी
इंजीनियरिंग भौतिकी
मिड स्वीडन विश्वविद्यालय
Sundswal , स्वीडन

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