奈米碳管再添一強項：吸光放電
- 上線日期：2009/3/31 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
加拿大與美國的科學家最近發現，奈米碳管(Carbon nanotube, CNT)吸收光而產生光電子(photoelectron)的效應超乎原先的預期。這項結果可能會對許多應用產生重大影響，其中包括真空奈米電子元件及太陽電池(solar cell)等技術。
奈米碳管擁有優異的電子和機械性質，未來可能會應用於電晶體、感測器、制動器和奈米複合材料上。此外，碳管在外加電場下或受光照射時還會發射電子，亦有利於應用在平面顯示(flat panel display)或是太陽電池的發展。
過去已經有很多文獻討論碳管在外加電場下的電子場發射特性(field-electron emission)，碳管因照光而產生的光電子發射(photoelectron emission)卻很少被注意。最近，Alireza Nojeh及他在卑詩大學(University of British Columbia)及史丹佛大學的合作夥伴首度針對以紫外光照射的單壁式奈米碳管進行量測，結果量到的光發射電流比預期還要高出很多。
在實驗上，研究人員將幾根碳管放在氧化矽基板上，碳管的一端與電極(陰極)連接，另一端則自由平躺於基板上。接著他們將此元件放入真空腔中，用紫外光雷射照射碳管，並在未連結的陽極端接收碳管發射出來的電子。Nojeh表示，由於碳管的表面積很小，他們並未對碳管的吸收光與發射電子抱太高期望，然而實驗結果卻確顯示光與碳管間存在有效率的耦合機制，這可能是因為碳管扮演著光學天線的角色，加強了光子的吸收和電子的發射。
Nojeh指出，發射電子有許多應用，包括電子顯微鏡、微影定義圖案、平面顯示、真空奈米電子元件、同步加速器和量子訊號處理等。相較於傳統元件，奈米碳管場發射電子源在電流密度、明亮度、耐久性和穩定性都較為優異。此外，所需的外加電場較小，對於發射特性較容易掌控，這都是未來於實際應用上的重要特性。
這項研究的最主要的成果在於奈米碳管能將吸收的光有效轉換成電流，對於太陽電池技術可能帶來新契機。這個團隊計畫製作出新的優化結構，以進一步提高發射效率，並研究在其他光波長下的光電效應。詳見J. Appl. Phys. 104, p.054308 (2009)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/38100
譯者:蘇清源(清華大學工程與系統科學研究所)
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