制備無(wú)污染的單壁碳納米管（SWNT）水平陣列對(duì)于推動(dòng)碳基納米電子學(xué)的發(fā)展和提升碳納米管性能至關(guān)重要。盡管化學(xué)氣相沉積（CVD）方法,，特別是使用過(guò)渡金屬催化劑，是制備SWNT陣列的主要技術(shù)之一,，但該過(guò)程中不可避免地會(huì)引入大量金屬雜質(zhì),。此外，傳統(tǒng)催化劑加載方法,，包括旋涂和沉積等,，由于無(wú)法精確控制催化劑的形貌和分布，也限制了高密度SWNT陣列的生長(zhǎng),。因此,，開(kāi)發(fā)新的催化劑制備技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)SWNT陣列生長(zhǎng)過(guò)程中催化劑形態(tài)和分布的精確控制，是當(dāng)前研究的關(guān)鍵挑戰(zhàn),。

近日,，我校化材學(xué)院胡悅特聘教授團(tuán)隊(duì)與香港城市大學(xué)林德武研究員合作,，發(fā)展了一種名為“熱泳-錨定”的策略,，成功制備出均勻分散且尺寸可控的非金屬SiOx催化劑，用于生長(zhǎng)水平排列的SWNT陣列,。該策略通過(guò)硅基熱解前驅(qū)體產(chǎn)生大量SiOx顆粒,，由于溫度迅速升高引起的熱浮力，這些顆粒在石英基底上發(fā)生自下而上沉積,。同時(shí),，機(jī)械力誘導(dǎo)促進(jìn)的表面重構(gòu)在石英襯底上形成大量錨點(diǎn)，有助于捕獲催化劑,，抑制其遷移和聚集,，從而實(shí)現(xiàn)小尺寸催化劑的均勻沉積。利用這些非金屬SiOx催化劑,，研究團(tuán)隊(duì)成功合成了密度高達(dá)9根每微米的SWNT陣列,。值得注意的是,，拉曼光譜和電學(xué)表征顯示,，這些直接生長(zhǎng)的SWNT陣列中半導(dǎo)體的比例高達(dá)94%，這一成果歸功于密閉空間內(nèi)原位蝕刻機(jī)制,。這項(xiàng)工作為下一代碳基納米器件的技術(shù)實(shí)際應(yīng)用提供了一條切實(shí)可行的路徑,。

圖1. a) 該示意圖展示了SiOx納米顆粒在覆蓋的石英基底上的浮動(dòng)裝載過(guò)程以及水平SWNT陣列的生長(zhǎng)。b) SWNT陣列的低倍掃描電子顯微鏡圖像（插圖顯示了更高倍數(shù)下的相應(yīng)陣列）,。c) SWNT陣列在石英表面上的原子力顯微鏡圖像（插圖是標(biāo)記位置的白線高度輪廓）,。d) 在532 nm激光激發(fā)下，生長(zhǎng)在石英基底上的SWNT的拉曼光譜（插圖是單個(gè)S）

這一成果近期發(fā)表在國(guó)際著名期刊《Nano Today》上,，溫州大學(xué)為第一通訊單位,，溫州大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院碩士生林思哲、葉濤為本文共同第一作者,，胡悅,、林德武為共同通訊作者。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2024.102562