Новый метод может улучшить оптические, электрические свойства прозрачных проводников из углеродных нанотрубок

Новый метод может улучшить оптические, электрические свойства прозрачных проводников из углеродных нанотрубок

Исследователи Сколтеха и их коллеги из Университета Аалто обнаружили, что электрохимическое легирование ионной жидкостью может значительно улучшить оптические и электрические свойства прозрачных проводников, изготовленных из одностенных пленок углеродных нанотрубок. Результаты были опубликованы в журнале Carbon .

Одностенная углеродная нанотрубка (SWCNT) представляет собой бесшовный рулонный лист графена, список графита толщиной в один атом. Как и другие новые углеродные аллотропы, ОСНТ демонстрируют уникальные свойства, которые можно использовать в новых электронных устройствах, которые мы используем в нашей повседневной жизни.

Одним из наиболее перспективных применений являются прозрачные проводники, которые могут быть полезны в медицине, зеленой энергии и в других областях: здесь пленки SWCNT могут заменить промышленный стандарт оксида индия-олова (ITO). Они обладают высокой проводимостью, гибкостью, растяжимостью и легко легируются благодаря тому, что все атомы в нанотрубке расположены на ее поверхности.

Легирование ОСНТ позволяет значительно увеличить проводимость пленки, устраняя барьеры Шоттки между трубками различной природы и увеличивая концентрацию носителей заряда. Более того, процесс легирования приводит к увеличению коэффициента пропускания пленок из-за наложения оптических переходов.

Хотя адсорбционное легирование остается одним из наиболее перспективных методов модификации ОСУНТ, этому методу не хватает однородности и обратимости. В новом исследовании исследователи предлагают новый обратимый метод для тонкой настройки уровня Ферми ОСУНТ, резко увеличивая проводимость, в то время как оптические переходы подавляются. Для этого они использовали электрохимическое легирование ионной жидкостью с большим потенциальным окном, что способствует высокому уровню легирования.

«Мы поместили тонкую пленку SWCNT в электрохимическую ячейку и использовали стандартную трехэлектродную схему для приложения потенциала к нанотрубкам. При приложении отрицательного / положительного потенциала к пленке SWCNT в SWCNT формируется электрический двойной слой интерфейс ионной жидкости.

Последний действует как конденсатор с параллельными пластинами, вызывая инжекцию положительного / отрицательного заряда на поверхность пленки SWCNT и, как следствие, сдвиг уровня Ферми "объясняет Дарья Копылова, первый автор исследования и старший научный сотрудник в Сколтехе .

Ученые смогли показать, что их электрохимический метод может помочь в достижении чрезвычайно высоких уровней легирования, сравнимых с лучшими результатами для пленок с легированной ОСУНТ, недавно опубликованных в этой области.

«Процесс полностью обратим, поэтому его можно использовать для точной настройки электронной структуры одностенных углеродных нанотрубок в режиме реального времени. Работая с напряжением затвора, вы можете управлять как оптическим пропусканием, так и электрическим Проводимость пленок. Полученные результаты открывают новые возможности для будущей электроники, электрохромных устройств и ионотроники », – говорит Альберт Насибулин, руководитель лаборатории наноматериалов в Центре фотоники и квантовых материалов Сколтеха.

Источник: https://www.skoltech.ru/en/

Source link