隨著微處理芯片速度的不斷提升,CMOS上的銅互連技術正在成為瓶頸。一種可能的替代方案是使用電子遷移率更高、尺寸更小的碳納米管。1991年日本NEC的飯島在高分辨透射電子顯微鏡下檢驗石墨電弧設備中產生的球狀碳分子時,意外發現了由管狀的同軸納米管組成的碳分子,這就是“碳納米管(CarbonNanotube)”,又名巴基管。
碳納米管具有典型的層狀中空結構特征,構成碳納米管的層片之間存在一定的夾角碳納米管的管身是準圓管結構,并且大多數由五邊形截面所組成。管身由六邊形碳環微結構單元組成,端帽部分由含五邊形的碳環組成的多邊形結構,或者稱為多邊錐形多壁結構。是一種具有特殊結構(徑向尺寸為納米量級,軸向尺寸為微米量級、管子兩端基本上都封口)的一維量子材料。
碳納米管在光伏領域也有著很大的應用潛力,納米太陽能電池有可能利用熱載流子、多能帶激發、熱光伏等原理產生更高的光電轉換效率。比如碳納米管肖特基勢壘太陽電池即采用取向均勻排布的多根單壁碳納米管焊接在金屬電極上,利用碳納米管與金屬電極之間形成的肖特基勢壘和一個背底柵極產生電流。這種新型太陽電池結構不需要半導體摻雜,從而沒有半導體摻雜所引起的不必要的缺陷和光生載流子復合損失。單壁碳納米管直徑約為1nm,具有明顯的量子限制效應,從而有可能更有效地利用太陽光子能量。但是由于所用半導體性碳納米管數量太少,有待解決大量半導體性單壁碳納米管的提純方法以后,才可能制備大面積碳納米管肖特基勢壘太陽電池樣品。
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