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透明電極好材料:氧化鉬摻雜奈米碳管

美國研究人員研發出一種摻雜奈米碳管的簡單新方法。他們使用熱活化氧化鉬對奈米碳管(carbon nanotube, CNT)進行摻雜,不同於過去一般的摻雜製程,此氧化鉬摻雜物並不會降低奈米碳管原本優異的電子與光學性質。

圖片來源:nanotechweb.org

奈米碳管在未來可望成為廣泛使用的電子及光電材料,譬如奈米碳管透明電極可應用於觸控螢幕、平面顯示器以及太陽能電池等。然而,製作完成的奈米碳管並不能直接使用在上述元件中,因為這些碳管仍具有過高的電阻。不過,奈米碳管的電子性質仍可藉由摻雜而進行調整。摻雜可增加材料內的電荷載子(電子與電洞)數目,並且降低碳管接面間的電阻值,這是因為摻雜使得載子能更輕易地在金屬性碳管與半導性碳管間穿越(製作完成的奈米碳管同時含有金屬性與半導性兩種碳管)。

最常使用的摻雜方法,例如氧吸附(oxygen adsorption)以及部分化學氧化(partial chemical oxidation),經常難以控制而且會在材料中造成大量的缺陷,最後反而會降低導電能力。其他摻雜物,像是鹼金族與鹵素原子以及酸與硝酸鹽類,都會使得碳管在空氣中呈現不穩定,儘管電子以及光學性質維持良好。

史丹佛大學的 Zhenan Bao 等人發現熱活化氧化鉬(molybdenum oxide, MoOx)可作為奈米碳管的理想摻雜物。團隊成員 Sondra Hellstrom 表示,某些製程條件,如 450°C 的高溫加熱步驟,會驅使電荷在氧化鉬與奈米碳管之間轉移。熱處理後的奈米碳管較不受後續的氧化或再加熱製程影響,並且能保持絕佳的電子與光學性質。

研究人員利用此摻雜氧化鉬的奈米碳管製作出可用的透明電極。該團隊希望此摻雜製程所製作出的透明奈米碳管導體能應用在薄膜電子元件。此外, Hellstrom 表示氧化鉬亦可用來摻雜石墨烯。詳見 Nano Lett.|DOI: 10.1021/nl301207e。

譯者:劉家銘(逢甲大學光電學系)
責任編輯:劉家銘
原文網址:Doped nanotubes make transparent electrodes—nanotechweb.org [2012-07-13]

本文來自 NanoScience 奈米科學網 [2012-07-30]

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