[發明專利]碳納米管陣列電學特性的原位測量裝置

有效

• 申請號: 201710320451.7
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107402333B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 王江濤;金翔;柳鵬;魏洋;姜開利;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（深圳）有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種碳納米管陣列電學特性的原位測量裝置，包括一反應室、一基底、一第一電極、一連接線、一第二電極、一支撐結構、一測量表和若干導線；所述基底、第一電極、連接線、第二電極和支撐結構均設置于所述反應室的內部；所述測量表位于反應室的外部，且該測量表通過導線與所述第一電極和第二電極電連接；所述第一電極具有一空腔；所述支撐結構、第二電極和連接線相互配合，使基底懸空于所述空腔內。本發明還涉及一種碳納米管陣列電學特性的原位測量方法。

技術領域

本發明涉及一種碳納米管生長的原位測量裝置及原位測量方法，尤其涉及一種原位電學測量碳納米管生長的裝置，以及原位電學測量碳納米生長的方法。

背景技術

碳納米管是一種由石墨烯片卷成的中空管狀物，其具有優異的力學、熱學及電學性質。碳納米管應用領域非常廣闊，例如，它可用于制作場效應晶體管、原子力顯微鏡針尖、場發射電子槍、鋰離子電池等等。其中，在化學氣相沉積制備碳納米管時，原位電學測量可以反映碳納米管的生長情況，并且對理解碳納米管的生長機理有重要意義。

現有技術中，需要先將生長的碳納米管從反應室內取出來，然后再測量碳納米管的電學特性。碳納米管由反應室內移到反應室外，碳納米管最本征或最原始的電學特性會由于環境的改變而受到影響，導致測量的碳納米管的電學特性不準確。現有技術不能對碳納米管生長過程中的電現象以及電荷轉移過程進行原位測量，缺少對碳納米管生長過程中有關電荷過程的機理研究。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種可以測量碳納米管生長的原位電學測量裝置及方法。

一種碳納米管陣列電學特性的原位測量裝置，包括一反應室、一基底、一第一電極、一連接線、一第二電極、一支撐結構、一測量表和若干導線；所述基底、第一電極、連接線、第二電極和支撐結構均設置于所述反應室的內部；所述測量表位于反應室的外部，且該測量表通過導線與所述第一電極和第二電極電連接；所述第一電極具有一空腔；所述支撐結構、第二電極和連接線相互配合，使基底懸空于所述空腔內。

一種碳納米管電學特性的原位測量方法，包括以下步驟：將一第一電極放置在一反應室內，該第一電極具有一空腔；將一生長基底懸空設置在所述空腔內，且所述生長基底表面設置有一催化劑層；提供一測量表，該測量表分別與所述第一電極和所述生長基底電連接；向所述空腔內通入碳源氣體和氫氣，加熱所述反應室，在所述生長基底上生長所述碳納米管；從所述測量表上得到所述碳納米管的電學特性。

與現有技術相比，本發明提供的原位測量裝置中，碳納米管始終處于反應室內，對碳納米管的生長進行實時電學監測的過程中，碳納米管仍然處于其生長的環境，即碳納米管的生長環境和測量環境相同，可以測量碳納米管最本征的電學特性，從而提高碳納米管電學特性的測量準確度。進而保證測量的結果確實反映了碳納米管生長過程中電荷的產生和轉移情況。

附圖說明

圖1是本發明提供的碳納米管陣列電學特性的原位測量裝置的結構示意圖。

圖2為本發明提供的碳納米管拉膜的掃描電鏡照片。

圖3為本發明提供的碳納米管絮化膜的掃描電鏡照片。

圖4為本發明提供的包括多個沿同一方向擇優取向排列的碳納米管的碳納米管碾壓膜的掃描電鏡照片。

圖5為本發明提供的包括多個沿不同方向擇優取向排列的碳納米管的碳納米管碾壓膜的掃描電鏡照片。

圖6是本發明提供的第一電極的另一結構示意圖。

圖7是本發明提供的連接線的結構示意圖。

圖8是本發明提供的連接線和支撐基底所形成的整體結構的分解示意圖。

圖9是本發明提供的連接線和支撐基底所形成的另一整體結構的分解示意圖。