碳纳米管的现状和前景
碳纳米管技术的现状与应用前景

碳纳米管技术的现状与应用前景碳纳米管是由纯碳组成的一种纳米管结构,具有极高的强度、导电性和导热性,还具有独特的光电性质和分子识别能力。
因此,在众多纳米材料中,碳纳米管被认为是一种极具潜力的新型材料。
本文将介绍碳纳米管技术的现状和应用前景。
一、碳纳米管技术的现状碳纳米管的制备技术主要有两种方法:一种是化学气相沉积法(CVD),另一种是溶液法。
其中,化学气相沉积法是目前最主要的碳纳米管制备方法。
化学气相沉积法通过气氛中的化学反应将碳原子沉积在基底上,这种方法可以控制碳纳米管的直径、长度和取向。
此外,化学气相沉积法还可以控制碳纳米管的外径和内径,从而调节其电学和机械性能。
虽然化学气相沉积法具有很高的制备效率和生产能力,但同时也存在巨大的成本和环境污染问题,限制了其在工业领域的应用。
溶液法是另一种常用的碳纳米管制备方法,其主要包括化学还原剂法、水热法、电沉积法等。
溶液法制备碳纳米管的优点是方法简单、成本低、环境友好,它可以大规模生产碳纳米管,并得到高纯度和高品质的碳纳米管,但其制备效率和生产能力还需要进一步提高。
二、碳纳米管技术的应用前景碳纳米管具有极高的强度、导电性和导热性,还具有独特的光电性质和分子识别能力,因此有着广泛的应用前景。
1. 新一代电子器件碳纳米管可以制成纳米电子器件,如纳米场效应晶体管、纳米透明导电膜、纳米光电探测器、纳米场发射器等,具有非常好的性能表现。
相比传统的硅基电子器件,碳纳米管器件具有更好的尺寸一致性和热稳定性,还具有更佳的电子传导性能和灵敏性。
2. 生命科学碳纳米管在生物医学方面具有广泛应用前景,如用于药物递送、疫苗制备、生物传感等。
碳纳米管具有高度的生物相容性和分子靶向性,可以用于开发高效、低毒的靶向药物,有效减少药物的副作用和毒性。
3. 材料科学碳纳米管具有出色的机械性能和导电性能,可以应用于制备各种高性能的材料,如碳纳米管增强的复合材料、高导电性银浆、导电性弹性体等。
2023年碳纳米管(CNT)行业市场规模分析

2023年碳纳米管(CNT)行业市场规模分析碳纳米管(CNT)是由碳元素构成的全新材料,具有优异的力学、电学、热学和光学性能,是近年来研究和开发的热门材料之一。
随着科技的不断进步,碳纳米管逐渐被应用于各个领域,如电子器件、能源存储、材料强化、生物医学等。
本文采用市场研究数据和分析方法,对碳纳米管行业市场规模进行分析。
一、全球碳纳米管市场规模随着碳纳米管技术的发展和应用领域的拓展,全球碳纳米管市场规模不断扩大。
据市场研究机构Credence Research的数据显示,2018年全球碳纳米管市场规模为10.6亿美元,预计到2026年将达到35.3亿美元,年复合增长率为14.5%。
其中,亚太地区是全球碳纳米管市场的主要增长地区,占据了市场份额的41.8%。
二、中国碳纳米管市场规模中国作为全球碳纳米管制造和研发的重要地区,其市场规模也在不断扩大。
据艾瑞咨询的数据显示,2018年中国碳纳米管市场规模为9.64亿元,预计到2023年将达到45.54亿元,年复合增长率为37.4%。
其中,电子材料是中国碳纳米管市场的主要应用领域,占据了市场份额的41.4%。
三、碳纳米管应用领域1. 电子器件:碳纳米管具有优异的电学性能,能够制造出高性能的电子器件,如晶体管、存储器件等。
2. 能源存储:碳纳米管作为电极材料,能够提高能量密度和循环性能,用于锂离子电池和超级电容器等能源存储领域。
3. 材料强化:碳纳米管可以被添加到聚合物和金属基质中,用于材料强化和增加导电性。
4. 生物医学:碳纳米管具有良好的生物相容性和生物活性,可用于生物成像、药物传递和组织修复等领域。
四、碳纳米管行业未来发展趋势1. 应用领域拓展:碳纳米管可以应用于更广泛的领域,如新型能源、先进制造、环境保护等。
2. 产业链优化:碳纳米管产业链难度大,但是随着产业化的推进,各个环节逐渐优化,如原料采购、中间品制备和制品加工等。
3. 研发投入增加:碳纳米管是一项高新技术,研发投入是促进行业发展的关键。
碳纳米管技术的应用发展现状与未来趋势

碳纳米管技术的应用发展现状与未来趋势碳纳米管是一种具有优异物理和化学性质的纳米材料,因其极高的强度、导电性和导热性而备受关注。
在过去几十年里,碳纳米管技术在各个领域都有着广泛的应用,同时也展现了巨大的潜力。
本文将探讨碳纳米管技术的应用发展现状与未来趋势。
碳纳米管技术在材料科学领域的应用已经取得了令人瞩目的成就。
首先,碳纳米管的强度远远超过钢铁,使其成为制造高强度材料的理想选择。
例如,在航空航天领域,碳纳米管可以用于制造轻质且坚固的飞机结构,以减少燃料消耗和碳排放。
此外,碳纳米管还可以应用于电子器件和传感器中,因为它的高导电性和导热性。
这种特性使得碳纳米管可以用于制造更小、更快和更节能的电子设备,如智能手机和电脑。
在医药领域,碳纳米管技术也有着广阔的前景。
研究表明,碳纳米管可以用作药物输送系统,将药物精确地投递到体内特定的位置。
这种精准的药物输送可以减少药物的副作用,并提高治疗的有效性。
此外,碳纳米管还可以用于肿瘤治疗。
通过将药物或光热剂引导到肿瘤细胞中,碳纳米管可以实现针对性治疗,并对肿瘤进行消融。
这一技术被认为是未来肿瘤治疗的重要方向之一。
除了材料科学和医药领域,碳纳米管技术还在能源和环境领域发挥着重要作用。
碳纳米管可以用于制造高效的太阳能电池和锂离子电池,以提高能源转化和存储的效率。
此外,碳纳米管还可以用于水处理和空气净化。
通过利用碳纳米管的高比表面积和吸附性能,有毒物质和污染物可以被高效吸附和去除,从而改善环境质量。
未来,随着对碳纳米管技术的深入研究和发展,它的应用前景将进一步拓展。
一方面,研究人员可以通过改变碳纳米管的结构和功能化修饰来优化其性能。
例如,通过对碳纳米管表面进行修饰,可以增强其与其他物质之间的相互作用,从而实现更多样化的应用。
另一方面,研究人员还可以通过改变碳纳米管的形式和组合,探索更多新兴领域的应用。
例如,碳纳米管可以与其他纳米材料结合使用,形成复合材料,以实现更高级的性能和功能。
2024年碳纳米管导电剂市场前景分析

2024年碳纳米管导电剂市场前景分析1. 简介碳纳米管导电剂是一种新型的导电材料,具有优异的电导率和导电性能,逐渐在各个领域得到应用。
本文将对碳纳米管导电剂市场前景进行分析。
2. 市场规模目前,碳纳米管导电剂市场规模不断扩大。
由于碳纳米管导电剂具有高导电性和优异的导电性能,能够有效提高材料的导电能力,因此在电子产品、光电子器件、能源存储等领域有广泛应用。
据统计,碳纳米管导电剂市场规模预计将在未来几年内保持稳定增长。
3. 市场驱动因素碳纳米管导电剂市场的增长主要受以下因素驱动:3.1 技术进步随着碳纳米管制备技术的不断改进,碳纳米管导电剂的生产成本逐渐降低,品质得到提升,从而推动了市场的发展。
3.2 应用领域扩大碳纳米管导电剂在电子产品、光电子器件、能源存储等领域得到广泛应用,随着这些领域的不断发展,碳纳米管导电剂需求量也逐渐增加。
3.3 消费者认知提高随着人们对环境保护和可持续发展的重视程度逐渐提高,对新兴环保材料的需求也日益增长。
碳纳米管导电剂作为一种绿色环保材料,受到了消费者的青睐。
4. 市场挑战虽然碳纳米管导电剂市场的前景看好,但也面临一些挑战:4.1 制造成本高目前,碳纳米管导电剂的制造成本仍然较高,限制了其大规模应用。
降低制造成本是当前亟待解决的问题。
4.2 标准缺乏碳纳米管导电剂的品质波动较大,导致在应用过程中存在一定的风险。
制定统一的品质标准对于市场的健康发展至关重要。
5. 市场趋势随着碳纳米管导电剂市场的不断发展,出现了一些新的趋势:5.1 产品创新制造商正不断寻求碳纳米管导电剂的创新应用,以满足不同领域的需求,提高产品附加值。
5.2 产业链整合为了降低成本、提高效益,越来越多的企业开始进行产业链整合,通过垂直整合或横向合作来优化生产流程。
5.3 国际市场扩张碳纳米管导电剂具有广泛的应用前景,越来越多的企业开始将目光投向国际市场,以迎接更大的商机。
6. 总结碳纳米管导电剂市场前景看好,市场规模不断扩大,技术进步和应用领域扩大是市场增长的驱动因素。
2023年碳纳米管行业市场规模分析

2023年碳纳米管行业市场规模分析碳纳米管是一种革命性的材料,在电子、材料、生物、医疗等领域具有广泛的应用前景。
近年来,碳纳米管的研究和产业化取得了快速发展,市场规模也在不断扩大。
本文将对全球碳纳米管行业市场规模进行分析。
一、碳纳米管的基本概述碳纳米管有单壁碳纳米管(SWCNT)和多壁碳纳米管(MWCNT)两类。
它们是由碳原子通过特定的方法形成的空心圆柱体结构,具有很强的力学强度、热导率和电导率等特点。
因此,在材料科学、电子学、生物学、医学等领域得到广泛的应用。
二、碳纳米管市场规模据市场研究机构的报告显示,全球碳纳米管市场规模从2018年的2.73亿美元增长至2019年的3.1亿美元,年增长率为13.6%。
预计到2025年,市场规模将达到6.29亿美元,年复合增长率为10.63%。
具体来看,碳纳米管的应用领域包括电子、材料、生物、医疗等多个领域。
其中,电子领域是碳纳米管的主要应用领域,占据了市场份额的50%以上。
除此之外,碳纳米管在材料领域的应用也日渐增多,如基于碳纳米管的复合材料可以应用于飞机、汽车、医疗器械等领域。
三、碳纳米管行业市场分析碳纳米管行业市场规模的增长主要受到以下几个方面的影响:1. 新材料需求随着科技的发展,越来越多的新材料被发明并投入使用,碳纳米管作为一种新型材料,具有极高的性能和广泛的应用前景,受到市场的追捧。
在各个领域中,有很多需求碳纳米管新材料开发的项目,这给碳纳米管行业带来了很大的机遇。
2. 纳米技术的快速发展纳米技术的快速发展,是推动碳纳米管行业市场规模不断扩大的重要原因。
随着纳米技术的引入,碳纳米管的性能还将不断提升,逐渐取代传统材料,市场规模还有广阔的发展空间。
3. 芯片技术的发展芯片技术被广泛应用,是电子领域发展的重要驱动力。
碳纳米管作为一种新型的电子材料,与传统材料相比具有更高的导电性和更小的空间需求,特别适用于芯片领域,这是碳纳米管市场规模不断扩大的重要因素之一。
中国碳纳米管发展现状

中国碳纳米管发展现状一、引言碳纳米管,作为一种具有独特结构和优异的物理化学性能的纳米材料,在多个领域具有广泛的应用前景。
近年来,随着科技的不断进步,中国在碳纳米管的研究与应用方面取得了显著的进展。
本文将对中国碳纳米管的发展现状进行概述。
二、研究进展1. 制备技术:中国在碳纳米管的制备技术方面取得了重要突破。
通过改进催化剂、控制温度和压力等手段,成功实现了大规模、高效、环保的碳纳米管制备。
这为碳纳米管在各个领域的应用提供了充足的原料保障。
2. 应用领域:碳纳米管在能源、环保、医疗、航空航天等领域具有广泛的应用。
中国科研团队在多个领域开展了深入研究,取得了一系列重要成果。
例如,碳纳米管在电池、超级电容器等储能器件中的应用,提高了能量密度和循环寿命;在环保领域,碳纳米管可用于吸附和去除水体中的有害物质;在医疗领域,碳纳米管可用于药物输送、生物成像等。
3. 产业布局:中国政府高度重视碳纳米管产业的发展,通过政策引导、资金支持等方式推动产业集聚和创新。
目前,中国已形成了多个碳纳米管产业园区,聚集了众多优秀企业和研发机构,形成了完整的产业链。
三、挑战与展望1. 技术挑战:尽管中国在碳纳米管的研究和应用方面取得了显著进展,但仍面临一些技术挑战。
例如,如何进一步提高碳纳米管的性能和稳定性,以满足不同领域的需求;如何降低生产成本,提高产业竞争力等。
2. 政策环境:随着全球环保意识的提高,各国政府对环保材料的需求日益增长。
中国政府应加大对碳纳米管产业的支持力度,推动产业绿色发展,提高国际竞争力。
3. 人才培养:碳纳米管领域需要具备跨学科背景的高素质人才。
中国应加强人才培养和引进,建立完善的人才激励机制,为碳纳米管领域的发展提供智力保障。
4. 合作与交流:加强国际合作与交流是推动碳纳米管领域发展的重要途径。
中国应积极参与国际合作项目,引进先进技术和管理经验,推动中国碳纳米管产业走向世界。
四、结论中国在碳纳米管的研究和应用方面取得了显著进展,但仍面临一些挑战。
2024年碳纳米管市场分析现状

2024年碳纳米管市场分析现状引言碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs)是一种纳米级的材料,由碳原子构成的管状结构。
由于其独特的物理和化学性质,碳纳米管被广泛应用于多个领域,如电子学、纳米材料、生物医药等。
本文将对2024年碳纳米管市场分析现状进行探讨。
市场规模和增长趋势目前,碳纳米管市场规模不断扩大,并呈现出良好的增长趋势。
根据MarketsandMarkets的报告,碳纳米管市场从2019年的约8.2亿美元增长到预计的2025年的约18.0亿美元,年复合增长率为9.8%。
这是由于碳纳米管在电子元件、传感器、储能装置等多个领域的广泛应用。
主要应用领域电子元件碳纳米管在电子元件中的应用前景广阔。
由于其高导电性和高迁移率,碳纳米管可以作为晶体管替代品在场效应管(FETs)上使用。
此外,碳纳米管也可以用于制造柔性显示器、柔性电子等可弯曲的电子设备。
碳纳米管的高灵敏度和高选择性使其成为理想的传感器材料。
它可以用于气体传感器、压力传感器、湿度传感器等多个领域。
此外,由于其独特的电化学性质,碳纳米管还可以用于生物传感器的制备。
储能装置碳纳米管具有高比表面积和优异的导电性能,这使其成为理想的储能材料。
碳纳米管可以用于超级电容器和锂离子电池等储能装置的制备。
它可以显著提高储能装置的能量密度和循环寿命。
纳米材料碳纳米管还可以应用于纳米复合材料的制备。
通过将碳纳米管与其他材料进行复合,可以制备出具有高强度、高导电性、高热导率等优异性能的材料。
这种材料可以应用于航空航天、汽车、建筑等多个领域。
主要市场参与者华东地区华东地区作为中国碳纳米管产业的主要地区,有许多重要的碳纳米管制造企业,如南京纳米技术研究所、苏州纳米技术研究所等。
这些企业在碳纳米管的制备、应用研究等方面具有一定的优势。
美国在碳纳米管市场中处于领先地位。
众多创新型企业和研究机构,如Nanocyl、ARKEMA等,在碳纳米管的研发和生产方面具有较强的实力和经验。
2024年碳纳米管市场策略

2024年碳纳米管市场策略前言碳纳米管是一种具有巨大潜力的纳米材料,具有优异的力学、电学和热学性质,在许多领域都有广阔的应用前景。
本文旨在提出一种市场策略,以推动碳纳米管的广泛应用并促进市场发展。
市场概述碳纳米管市场目前呈现出不断增长的态势。
随着对纳米技术和纳米材料的研究和认识的不断深入,碳纳米管作为一种具有特殊性质和多功能性的材料,越来越受到各个行业的关注和重视。
市场机会在当前市场环境下,碳纳米管面临着许多机遇。
以下是几个具体的市场机会值得关注:1.电子行业:碳纳米管具有优异的电子传输性能,可用于制造高性能电子器件,如晶体管、柔性电子设备等。
2.能源领域:碳纳米管具有出色的导电性和导热性,可用于制造高效能源存储设备、太阳能电池等。
3.材料领域:碳纳米管可以用来加强和改善传统材料的性能,如增强复合材料的强度和韧性,改善纤维材料的导电性等。
4.医疗领域:碳纳米管在生物医学领域具有广泛应用的潜力,如用于药物传递、组织工程和生物传感器等。
市场策略要推动碳纳米管市场的发展,制定合适的市场策略是至关重要的。
以下是几个关键策略建议:1.技术研发:加大对碳纳米管技术研发的投入,提高碳纳米管的制备技术和应用技术水平,推动碳纳米管的商业化进程。
2.市场推广:积极开展市场推广活动,向潜在客户和大众宣传碳纳米管的优势和应用价值,增强市场认知度。
3.产业合作:与相关行业建立合作关系,共同研发和应用碳纳米管,拓展碳纳米管的市场应用领域。
4.产品优化:持续改进和优化碳纳米管产品的性能和品质,提高产品竞争力。
5.法规政策:推动相关法规和政策的制定和完善,为碳纳米管产业的发展提供有力支持和保障。
风险与挑战碳纳米管市场发展面临一些风险和挑战,必须引起重视和应对:1.成本高昂:碳纳米管的生产成本较高,限制了其在市场上的大规模应用。
2.食品安全:碳纳米管的安全性和对人体健康的潜在影响仍存在争议,需要加强相关研究和监管。
3.技术壁垒:碳纳米管技术的研发和应用对研究人员和企业提出了较高的要求,技术壁垒较高。
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碳纳米管的现状和前景
信息技术更新日新月异,正如摩尔定律所言,集成电路的集成度每隔18 个月翻一番,即同样的成本下,集成电路的功能翻一倍。
这些进步基于晶体管的发展,晶体管的缩小提高了集成电路的性能。
在硅基微电子学发展的过程中,器件的特征尺寸随着集成度的越来越高而日益减小,现在硅器件已经进入深微亚米阶段,也马上触及到硅器件发展的瓶颈,器件将不再遵从传统的运行规律,具有显著的量子效应和统计涨落特性. 为了解决这些问题,人们进行了不懈地努力,寻找新的材料和方法,来提高微电子器件的性能。
研究基于碳纳米管的纳电子器件就是其中很有前途的一种方法。
碳纳米管简介
一直以来都认为碳只有两种形态——金刚石和石墨。
直至1985年发现了以碳60为代表的富勒烯、从而改变了人类对碳形态的认识。
1991年,日本筑波NEC研究室内科学家首次在电子显微镜里观察到有奇特的、由纯碳组成的纳米量级的线状物。
此类纤细的分子就是碳纳米管
碳纳米管有许多优异的性能,如超高的反弹性、抗张强度和热稳定性等。
被认为将在微型机器人、抗撞击汽车车身和抗震建筑等方面有着极好的应用前景。
但是碳纳米管的第一个获得应用的领域是电子学领域、近年来,它已成为微电子技术领域的研究重要方面。
研究工作表明,在数十纳米上下的导线和功能器件可以用碳纳米管来制造,并连接成电子电路。
其工作速度将过高于已有的产品而功率损耗却极低!
不少研究组已经成功地用碳纳米管制成了电子器件。
例如IBM 的科学家们就用单根半导体碳纳米管和它两端的金属电极做成了场效应管(FETs)。
通过是否往第三电极施加电压,可以成为开关,此器件在室温下的工作特性和硅器件非常相似,而导电性却高出许多,消耗功率也小。
按理论推算,纳米级的开关的时钟频率可以达到1太赫以上,比现有的处理器要快1000倍。
碳纳米管的分类
石墨烯的碳原子片层一般可以从一层到上百层,根据碳纳米管管壁中碳原子层的数目被分为单壁和多壁碳纳米管。
单壁碳纳米管(SWNT)由单层石墨卷成柱状无缝管而形成是结构完美的单分子材料。
SWNT 的直径一般为1-6 nm,最小直径大约为0.5 nm,与C36 分子的直径相当,但SWNT 的直径大于6nm 以后特别不稳定,会发生SWNT 管的塌陷,长度则可达几百纳米到几个微米。
因为SWNT 的最小直径与富勒烯分子类似,故也有人称其为巴基管或富勒管。
多壁碳纳米管MWNT可看作由多个不同直径的单壁碳纳米管同轴套构而成。
其层数从2~50 不等,层间距为0.34±0.01nm,与石墨层间距(0.34nm)相当。
多壁管的典型直径和长度分别为2~30nm 和0.1~50μm。
多壁管在开始形成的时候,层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷,因而多壁管的管壁上通常
布满小洞样的缺陷。
碳纳米管的制备方法
自1991年发现碳纳米管以来,已有数十种合成碳纳米管的方法问世,也发现一些新的转化途径。
(1)碳蒸发法。
该方法包括电弧法、激光烧灼法、等离子体法、太阳能法等。
这些方法都是是用石墨或者是含碳量高的煤作原料,在极高温度下,使原料中碳原子蒸发,之后在不同惰性或非氧化气氛中,使用特定的环境压强以和不同类型的金属催化剂,使蒸发后的碳原子合成碳纳米管。
(2)含碳气体以及烃类或有机金属化合物的催化热解法。
(3)固相热解法。
(4)电化学法。
(5)含碳无机物转化法
(6)环芳构化形成筒状齐聚物等型的合成方法。
(7)扩散火焰法和低压烃火焰法等。
碳纳米管的生长原理
在了解了碳纳米管生长的环境之后,我们需要了解碳纳米管生长的原理,以期能控制碳纳米管按照需要的性质进行生长。
在不同的合成方法及工艺条件下,碳纳米管的形核及生长机理并不相同。
迄今为止。
较为流行的生长机制包括:“开口生长”机制、“封口生长”机制、“由里及外”机制、“由外及里”机制以及C2添加机制。
此外还有六边形碳环凝聚、螺旋生长及管内生长等等。
在这些生长机制中,“开口生长”机制最易理解,也最为流行。
而螺旋生长机制、由里及外生长机制和由外及里生长机制均承认碳纳米管生长过程中,管端是保持开放的。
Dresslhaus等人从碳纳米管生长适应尽量消除悬键出发提出的“C2添加”机制为大多数人所接受。
以上各种机制均承认C2是碳纳米管生长时碳原子的主要供给单元。
碳纳米管生长机理的主要两种模型:开口生长模型和闭口生长模型。
开口模型认为碳管在生长过程中,其顶端总是开着口;当生长条件不适应时,则倾向于迅速封闭;只要碳管口开着;它就可继续生长、直至封闭。
闭口生长模型则认为碳管的生长过程中,其顶端总是封闭的,管的径向生长使由于小的碳原子簇(C2)不断沉积而发生,C2吸附过程在管端存在的五环缺陷协助下完成,这一模型可用于解释碳纳米管的低温(约1100℃)生长机理,因为开口生长时所需悬键在如此低温下极不稳定。
总之,上述生长机制从不同侧面指出了碳纳米管生长过程中可能遵循的途径。
这些生长机制不是从电子显微镜观察结果入手,就是从单纯的物理概念出发,抽象孤立地进行讨论,忽略了其合成、长大时的具体物理条件。
因而,有关碳纳米管的生长机制的研究,仍然碳纳米管研究领域的一个重要课题。
用碳纳米管搭建电路
碳纳米管具有硅的半导体特性,而这种特性是它成为芯片晶体管的关键。
当接通电流时它们有极好的传输电子的能力。
但是必须找出一种可以大规模的非常精确地排列碳纳米管的方法,这样的才能用碳纳米管构建电路。
现在有一种方法能精确整齐地放置单个纳米管,并使制造出大量单-CNT晶体管,整个制造过程需要用到多种技术。
第一步是准备晶圆(wafer)。
晶圆是生产集成电路用的载体,此过程与现在的传统微处理器所使用的相同。
在其上表面涂有两层物质,第一层是二氧化铪,在这上面再涂一层特殊的二氧化硅,使得二氧化铪能够有一部分暴露在外面,这个部分就是要与碳纳米管结合的沟道。
然后在二氧化铪上涂上一层非常薄的化学材料NMPI。
下一步是准备碳纳米管。
它们被包裹在一种类似肥皂的表面活性剂(十二烷基硫酸钠)里,将它们溶在水中,然后将晶圆浸入溶液中。
表面活性剂和NMPI产生互相吸引的化学反应,使碳纳米管结合到二氧化铪的沟道里。
碳纳米管的优势
随着集成电路集成度的提高,电路本身产生的热聚集和金属导线里电子逸出的问题,一直是硅集成电路难以克服的障碍,而纳米管有可能解决上述问题。
散热问题,碳纳米管有着同金刚石和蓝宝石相近的热导率,所以可以迅速地冷却,而且由于碳原子间的化学键强于任何其他金属,可以允许大电流通过。
按某些测量结果表明,截面为1平方厘米的碳纳米管束允许通过的电流可以达到1×10^9 安培,而在同样的电流密度下,铜或金都会因为电阻热而气化,而采用碳纳米管就可以避免这样的问题。
碳纳米管还有个独特的电子学性质,即量子效应愈显重要。
当器件足够小时,导体的电阻概念需用量子力学模型来替换。
该领域是硅工艺从未达到的,它可能会导致新的问题。
最近有人在纳米管里发现了所谓的库仑堵塞现象,电子只能逐个地进入,能够强力地阻止“插队”的电子。
该现象可用来制造单电子晶体管,可能会是电子器件里灵敏度最高的。
所以说,纳米管不仅可以做成更小更好的器件,同时是新型的完全以量子效应为基础的产品。
在实用化之前还有许多工作要做。
有些问题很实际,如包括纳米管在内的分子器件都有个对电磁场、温度和化学环境变化所引起的噪声很敏感的问题;在一个分子就能起作用的条件下,如何控制污染将是很大的挑战。
碳纳米管遇到的挑战
虽然碳晶体管的前景非常光明,但是也只是计算领域“后硅时代”的候选者之一。
其它的选择还有:与碳纳米管很相近的石墨烯;把硅换成其它元素如铟,砷和镓;硅光子,用光来代替电子来传送信息;自旋电子;另外还有一些更科幻的可能,比如DNA计算和量子计算。