用干电池分离半导体性CNT，产综研和NEC等演示相关技术
时间：2013-11-08 06:22:00
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[导读]日本产业技术综合研究所2013年10月31日～11月1日在日本茨城县筑波市举行了研究所公开活动“产综研实验室开放日”。活动中，产综研和NEC等演示了将单层碳纳米管（CNT）分离为半导体性和金属性碳纳米管的技术——“电场
日本产业技术综合研究所2013年10月31日～11月1日在日本茨城县筑波市举行了研究所公开活动“产综研实验室开放日”。活动中，产综研和NEC等演示了将单层碳纳米管（CNT）分离为半导体性和金属性碳纳米管的技术——“电场感应成层法”（Electric-Field-Induced Layer Formation，ELF）。
ELF的基本原理是电泳。在玻璃容器中加入单层CNT、水以及作为分散剂的不含Na+等离子的高分子界面活性剂之后，使用长度不同的电极施加4.5V的电压。这样，在1小时至十几小时内，单层CNT就会像水和油一样分层为半导体性CNT层和金属性CNT层。这种方法可使半导体性CNT的纯度达到95～98％以上。另外，可处理的CNT的直径也很大，大约达到0.9nm～2.1nm。
用左端的电池施加4.5V电压后的情形。CNT的直径为1.0nm、1.3nm、1.7nm，均为下层为半导体性，上层为金属性。 （点击放大）
TASC等制作的CNT晶体管的载流子迁移率和导通/截止比。虽然数值有偏差，但研究表明，这是由CNT墨水的涂布技术存在偏差造成的。 （点击放大）
原来在将单层CNT分离为半导体性和金属性CNT时，需要使用超离心分离器等设备花费10小时以上，能源及成本消耗巨大。而此次的ELF法只需3块干电池即可操作，能够以极低的耗电和成本来实现。而且还能够以原点还原的简单方法实现高分离精度。另外，分散剂使用不含Na+等离子的界面活性剂，非常适合制作CNT晶体管。
据悉，NEC、单层CNT融合新材料研究开发机构（TASC）和产业技术综合研究所等，利用以该方法制作的半导体性CNT墨水试制了CNT晶体管，确认载流子迁移率达到了10cm2/Vs左右，电流导通/截至比达到了104。（记者：野泽 哲生，《日经电子》）
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