碳納米管是什麼型半導體
Ⅰ 什麼是碳納米管
碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。
近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。
Ⅱ 碳納米管的分類是怎樣的
碳納米管可以看做是石墨烯片層捲曲而成，因此按照石墨烯片的層含缺陷碳納米管數可分為：單壁碳納米管（或稱單層碳納米管，Single-walled Carbon nanotubes, SWCNTs）和多壁碳納米管（或多層碳納米管，Multi-walled Carbon nanotubes, MWCNTs）與多壁管相比，單壁管直徑大小的分布范圍小，缺陷少，具有更高的均勻一致性。單壁管典型直徑在0.6-2nm，多壁管最內層可達0.4nm，最粗可達數百納米，但典型管徑為2-100nm。
碳納米管依其結構特徵可以分為三種類型：扶手椅形納米管（armchair form），鋸齒形納米管（zigzag form）和手性納米管（chiral form）。碳納米管的手性指數（n,m）與其螺旋度和電學性能等有直接關系，習慣上n>=m。當n=m時，碳納米管稱為扶手椅形納米管，手性角（螺旋角）為30o；當n>m=0時，碳納米管稱為扶手椅形納米管，手性角（螺旋角）為0o；當n>m≠0時，將其稱為手性碳納米管。
根據碳納米管的導電性質可以將其分為金屬型碳納米管和半導體型碳納米管：當n-m=3k(k為整數)時，碳納米管為金屬型；當n-m=3k±1，碳納米管為半導體型。
按照是否含有管壁缺陷可以分為：完善碳納米管和含缺陷碳納米管。
按照外形的均勻性和整體形態，可分為：直管型，碳納米管束，Y型，蛇型等。
Ⅲ 碳納米管的分類
碳納米管可以看做是石墨烯片層捲曲而成，因此按照石墨烯片的層數可分為：單壁碳納米管（或稱單層碳納米管，Single-walled Carbon nanotubes, SWCNTs）和多壁碳納米管（或多層碳納米管，Multi-walled Carbon nanotubes, MWCNTs），多壁管在開始形成的時候，層與層之間很容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷，因而多壁管的管壁上通常布滿小洞樣的缺陷。與多壁管相比，單壁管直徑大小的分布范圍小，缺陷少，具有更高的均勻一致性。單壁管典型直徑在0.6-2nm，多壁管最內層可達0.4nm，最粗可達數百納米，但典型管徑為2-100nm。
碳納米管依其結構特徵可以分為三種類型：扶手椅形納米管（armchair form），鋸齒形納米管（zigzag form）和手性納米管（chiral form）。碳納米管的手性指數（n，m）與其螺旋度和電學性能等有直接關系，習慣上n>=m。當n=m時，碳納米管稱為扶手椅形納米管，手性角（螺旋角）為30o；當n>m=0時，碳納米管稱為鋸齒形納米管，手性角（螺旋角）為0o；當n>m≠0時，將其稱為手性碳納米管。
根據碳納米管的導電性質可以將其分為金屬型碳納米管和半導體型碳納米管：當n-m=3k(k為整數)時，碳納米管為金屬型；當n-m=3k±1，碳納米管為半導體型。
按照是否含有管壁缺陷可以分為：完善碳納米管和含缺陷碳納米管。
按照外形的均勻性和整體形態，可分為：直管型，碳納米管束，Y型，蛇型等。
關於管壁缺陷對碳納米管力學性質的影響規律也值得引起關注，這也將有助於進一步認識碳納米管及其復合材料。由於碳納米管製造工藝的限制，碳納米管中含有大量的各種缺陷，如原子空位缺陷(單原子或多原子空位)和Stone-Thrower-Wales (STW)型缺陷等。見下圖。
Ⅳ 碳納米管是半導體嗎
它是電的良導體。
Ⅳ 碳納米管是什麼石墨烯又是什麼碳納米管與石墨烯材料有什麼樣的區別如何分辨要通俗易懂的解釋
石墨烯即為單層石墨片，是構成石墨的基本結構單元；而碳納米管是由石墨烯捲曲而成的。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約0.34nm，直徑一般為2~20 nm。碳納米管作為一維量子納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。碳納米管CNTs抗拉強度達到100-200GPa,是鋼的276倍,密度是鋼的1/6，彈性模量可達1TPa。--摘自「指南手冊網」
Ⅵ 碳納米管是一種導體(半導體,導體,超導體)
導體
Ⅶ 碳納米管半導體和金屬型的區別是什麼
在納米尺度下，物質中電子的波性以及原子之間的相互作用將受到尺度大小的影響。由納米顆粒組成的納米材料具有以下傳統材料所不具備的特殊性能：
（1）表面效應 球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積表面積／體積）與直徑成反比。隨著顆粒直徑變小，比表面積將會顯著增大，說明表面原子所佔的百分數將會顯著地增加。同時，表面原子具有高的活性，且極不穩定，它們很容易與外來的原子結合，形成穩定的結構。所以，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑和貯氣材料以及低熔點材料。
（2） 小尺寸效應 隨著顆粒尺寸的量變，在一定的條件下會引起顆粒性質的質變。由於顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質的變化稱為小尺寸效應。納米顆粒尺寸小，表面積大，在熔點，磁性，熱阻，電學性能，光學性能，化學活性和催化性等都較大尺度顆粒發生了變化，產生一系列奇特的性質。例如，金屬納米顆粒對光的吸收效果顯著增加，並產生吸收峰的等離子共振頻率偏移；出現磁有序態向磁無序，超導相向正常相的轉變。
（3） 量子尺寸效應 各種元素的原子具有特定的光譜線，如鈉原子具有黃色的光譜線。原子模型與量子力學已用能級的概念進行了合理的解釋，由無數的原子構成固體時，單獨原子的能級就並合成能帶，由於電子數目很多，能帶中能級的間距很小，因此可以看作是連續的，從能帶理論出發成功地解釋了大塊金屬、半導體、絕緣體之間的聯系與區別，對介於原子、分子與大塊固體之間的超微顆粒而言，大塊材料中連續的能帶將分裂為分立的能級；能級間的間距隨顆粒尺寸減小而增大。當熱能、電場能或者磁場能比平均的能級間距還小時，就會呈現一系列與宏觀物體截然不同的反常特性，稱之為量子尺寸效應。例如，導電的金屬在超微顆粒時可以變成絕緣體，磁矩的大小和顆粒中電子是奇數還是偶數有關，比熱亦會反常變化，光譜線會產生向短波長方向的移動，這就是量子尺寸效應的宏觀表現。因此，對超微顆粒在低溫條件下必須考慮量子效應，原有宏觀規律已不再成立。
（4） 宏觀量子隧道效應 電子具有粒子性又具有波動性，因此存在隧道效應。近年來，人們發現一些宏觀物理量，如微顆粒的磁化強度、量子相干器件中的磁通量等亦顯示出隧道效應，稱之為宏觀的量子隧道效應。量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應將會是未來微電子、光電子器件的基礎，或者它確立了現存微電子器件進一步微型化的極限，當微電子器件進一步微型化時必須要考慮上述的量子效應。例如，在製造半導體集成電路時，當電路的尺寸接近電子波長時，電子就通過隧道效應而溢出器件，使器件無法正常工作，經典電路的極限尺寸大概在0．25微米。目前研製的量子共振隧穿晶體管就是利用量子效應製成的新一代器件。 納米材料按維數可分為：零維的納米顆粒和原子團簇，它們在空間的三維尺度均在納米尺度內（均小於100nm）；一維的納米線、納米棒和納米管，它們在空間有二維處於納米尺度；二維的納米薄膜，納米塗層和超晶格等，它們在空間有一維處於納米尺度。這里我們詳細介紹一下倍受人們關注的准一維納米材料——碳納米管。 碳納米管（carbon nanotubes）於 1991年由 NEC（日本電氣）築波研究所的飯島澄男（Sumio Iijima）首次發現。碳納米管，又稱巴基管（buckytubes），屬於富勒（fullerene）碳系。碳納米管的發現是伴隨著C60研究的不斷深人而實現的。1991年，飯島澄男用石墨電弧法制備油的過程中，發現了一種多層管狀的富勒碳結構，經研究證明它是同軸多層的碳納米管。碳納米管是一種納米尺度的，具有完整分子結構的新型碳材料。它是由碳原子形成的石墨片捲曲而成的無縫，中空的管體。 碳納米管由於其獨特的結構和奇特的物理，化學和力學特性以及其潛在的應用前景而倍受人們的關注，並迅速在世界上掀起了一段研究的熱潮。今年4月底美國IBM公司科學家宣布，他們用納米碳管製造出了第一批晶體管。這一晶體管領域的技術突破有可能導致更小更快的晶元出現，並可能使現有的硅晶元技術逐漸被淘汰。8月第日本九州大學教授新海征治通過試驗成功地把碳納米管製作成環狀。據認為，這種環狀碳納米管有新的物性，值得進一步研究。我國在碳納米管領域的研究一直走在世界的前列：中國科學院物理研究所解思深在成功地發明了碳納米管走向生長新方法的基礎上（這方面的文章發表在1996年的美國《科學》雜志上），又成功地制備出長度達3mm毫米的超長碳納米管陣列，其長度比現有碳納米管的長度大l－2個數量級，創造了一項「3mm的世界之最」，受到了國內外的普遍關注（該項成果已發表於1998年8月出版的英國《自然》雜志上）；中國科學院物理研究所解思深研究員領導的研究小組利用常規電弧放電方法，首次制備出世界上最細的碳納米管，其內徑僅為0.5nm，這一結果已十分接近碳納米管的理論極限值0.4nm。該研究成果「Creating the narrowest carbon nanombes」已發表在2000年第一期Naiurei[L．F．Sun，S．S．Xie，etaI、Nature，403(2000)384]，英國著名新聞媒體BBCNEWS也在互聯網上專門報道了這一消息，並稱「中國科學家首次制備出世界最細碳納米管，中國納米管的最小尺寸為o.5nm，距理論極限值僅差0.1nm」。今年6月，中科院化學所有機固體研究室日前成功研製了超雙疏陣列碳納米管膜。該所的江雷研究員認為，該成果進一步證明了我國科學家在該領域的理論設想：是納米級結構決定了超疏水的效果，而不是人們原來認為的微米級結構在起作用。
作為一種新型的納米尺度的「超級纖維」材料，碳納米管具有許多其他材料不具備的力學，電學和化學特性。這些特住使得碳納米管的應用前景十分廣闊：
（1）高硬度，質輕。理論計算和實驗研究表明，單壁碳納米管的楊氏模量和剪切模量都與金剛石相當，其強度是鋼的100倍，而密度卻只有鋼的六分之一，是一種新型的「超級纖維」材料。關於碳納米管這種「超級纖維」材料，有人曾作了一個奇特的設想，用它來製造太空升降機的纜繩。如果人類將來真的有一天能夠製造出太空升降機用作從地球到外層空間站的通道的話，碳納米管纜繩將是唯一不會因為自重而折斷的材料。
（2）高柔性，高彈性。最近的實驗還表明，碳納米管同時還具有較好的柔性，其延伸率可達百分之幾。不僅如此，碳納米管還有良好的可彎曲性，它不但可以被彎曲成很小的角度也可以被彎曲成極其微小的環狀結構，當彎曲應力去除後，碳納米管可以從很大的彎曲變形中完全恢復到原來的狀態。除此之外，即使受到了很大的外加應力，碳納米管也不會發生脆性斷裂。由此看來，納米管具有十分優良的力學性能，不難推測，這種「超級纖維」材料在未來工業界將會得到很多的應用，其中之一是用作復合材料的增強劑。
（3）場電子發射性質。近年來，研究發現碳納米管的埠極為細小而且非常穩定，十分有利於電子的發射。它具有的極佳場發射性能將使其有望取代目前使用的其他電子發射材料，成為下一代平板顯示器的場發射陰極材料。我國西安交通大學朱長純教授率領的小組首次利用碳納米管研製出新一代顯示器樣品。在普通電壓的驅動下，一厘米見方矽片上有序排列的上億個碳納米管立刻源源不斷地發射出電子。在電子的"轟擊"下，顯示屏上"CHINA"字樣清晰可見。這個顯示器已連續無故障運行，顯示質量和性能沒有出現任何衰減。
（4）儲氫功能。氫氣成本低且效率高，在能源日益顯現不足和燃油汽車造成人類生存環境極大污染的今天，以氫燃料作為汽車燃料的呼聲不斷出現，日益高漲。世界四大汽車公司，美國的通用公司和福特公司，日本的豐田公司，德國的戴姆勒—賓士公司，都在加快研製氫燃料汽車的步伐。汽車要使用氫燃料作為動力，其關鍵技術環節有兩個，一是貯氨技術，二是燃料電池技術。目前，燃料電池技術已經成技，因此氫氣在汽車上的貯存技術已經成為發展氫燃料汽車的關鍵。傳統的貯氫方法有兩種，一種是採用壓縮貯氫的方式，用高壓鋼瓶（氫氣瓶）來貯存氫氣；鋼瓶貯存氫氣的容積很小，即使加壓到l50個大氣壓，瓶里所裝氫氣的質量還不到氫氣瓶質量的1%，而且還有爆炸的危險。另一種是採用液氫貯氫的方式，將氣態氫降溫到-253℃變為液體進行貯存；氫氣液化的費用非常昂貴，它幾乎相當於三分之一液氫的成本；而且，液氫的貯存容形異常龐大（佔去汽車內的有限空間），需要極好的絕熱裝置來隔熱，才能防止液態氫不會沸騰汽化而避免浪費。以上諸多的原因，使得以氫氣作為汽車動力燃料的應用一直都遇到很大的困難。盡管近年來，人們在不斷開發利用貯氫合金來貯存氫氣，但高性能的貯氫材料一直是人們尋求的目標。 碳納米管出現後，人們在不斷探討碳納米管用於貯氫的可能性。最近的研究結果表明，這一技術的實際應用可望在不久的將來得以實現。1999年，美國國家再生能源實驗室（National Renewable Energy Laboratory）和IBM公司首次測試了碳納米管吸附氫氣的能力（貯存氫氣的能力）、並發現，碳納米管吸附氫氣的能力隨著管徑的增大而提高。在一個大氣壓和室溫下，鋰和鉀化學摻雜的碳納米管的吸氫能力分別提高到對20wt％和14wt％，它們遠遠超過了6.5wt％的貯氫技術指標。這些研究結果證明，用單壁碳鋼術管不需高壓就可貯存高密度的氫氣，並由此可望解決氫燃料汽車所要求的能夠工作在室溫下的低氣壓，高容量貯氫技術難題。