奈米碳管知道該從何處長起了
- 上線日期：2009/1/19 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
奈米碳管(carbon nanotube, CNT)具有極佳的導電、導熱及機械性質，化學性質安定又不具毒性，是優秀的新興材料。對於尺寸不斷縮小的次世代電子和光學元件而言，CNT的應用潛力尤其看好。不過，科學家必須先能控制CNT的長度及兩端的位置，才能將它實際應用在電子元件或電路中。目前化學氣相沉積法(CVD)是唯一有效控制CNT成長的方法，不過在長度及成長位置上仍屬隨機，因此要利用CNT製造元件仍非易事。
美國內布拉斯加(Nebraska)大學的研究人員最近開發出一個新方法，將光學近場效應(optical near-field effects)應用在雷射輔助化學氣相沉積(laser-assisted chemical vapor deposition)製程中，能在相當低溫的基板上精確控制CNT成長的長度和位置。
研究團隊首先在覆蓋二氧化矽的矽基板上設計製造出尖端狀的金屬電極，接著將基板置於充滿生長CNT所需先驅氣體的空腔中，再以二氧化碳雷射在基板表面進行大區域照射。雷射光束與電極間的交互作用會引發光學近場效應。
數值模擬結果顯示在雷射照射之下，電極尖端處的局部加熱效應(local heating)明顯被增強，約比電極的其他區域高出一個數量級。這種在電極尖端產生的奈米級局部加熱，便決定了奈米碳管開始成長的位置。
研究人員還在電極間施加偏壓，藉由電場的輔助，使奈米碳管自行順著電場方向成長，並橋接於兩電極之間。這個方法不但具有精確定位和控制長度的優點，還可因此降低製程基板溫度。
上述新方法提供了可行又符合經濟效益的方式來製造奈米碳管元件和結構，將有助於提升奈米碳管在電子、光子、奈米機電的元件、感測器和探針方面的應用潛力。詳見Nanotechnology 20, 025601 (2009)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/37258
譯者:蘇清源(清華大學工程與系統科學研究所)
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