碳納米管熔接金屬電極的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、碳納米管具有奇特的結(jié)構(gòu)和良好的電學(xué)性能,利用碳納米管制造的納米電子器件具有尺寸小、速度高、功耗少和造價(jià)低等優(yōu)勢(shì),它將成為后摩爾時(shí)代取代硅材料的重要電子材料。然而,利用碳納米管制造納米電子器件面臨著許多技術(shù)難題,碳納米管與金屬電極之間的連接就是制造碳納米管電子器件難以克服的眾多技術(shù)難題之一。人們對(duì)碳納米管與金屬電極之間的連接的物理機(jī)制尚處于猜想與實(shí)驗(yàn)階段,由于實(shí)驗(yàn)上很難直接獲得觀測(cè)碳納米管與金屬電極接觸的復(fù)合結(jié)構(gòu)及其冷卻過程中的結(jié)構(gòu)演化信

2、息。近年來,碳納米管與金屬電極的連接已經(jīng)得到深入廣泛的計(jì)算模擬研究。而采用第一性原理計(jì)算只能限于一些簡(jiǎn)單的體系,因此采用分子動(dòng)力學(xué)模擬便成為一種在原子尺度上理解和預(yù)測(cè)碳納米管與金屬電極的連接性質(zhì)的最好手段。
　　本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法,研究了單壁碳納米管與金屬電極的高溫熔接,一般情況下碳納米管與金屬電極直接熔接有困難,模擬結(jié)果表明,用端口吸附了金屬團(tuán)簇的碳納米管在高溫下能很好地與金屬電極進(jìn)行熔接。主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:<

3、br>　　1.首先將Au團(tuán)簇放置碳納米管開口處進(jìn)行高溫退火,Au團(tuán)簇部分Au原子進(jìn)入碳納米管管內(nèi),吸入碳納米管中的Au原子形成殼層螺旋結(jié)構(gòu)的Au納米線,碳納米管管外的Au團(tuán)簇中的Au原子呈無定形結(jié)構(gòu),退火溫度以1100K左右為好。
　　2.然后將吸附了Au團(tuán)簇的碳納米管與Au電極進(jìn)行熔接,高溫退火后,碳納米管與Au電極表面之間形成了穩(wěn)固的熔接,熔接處的Au原子與Au電極表面完全熔合形成穩(wěn)定的臺(tái)階狀面心立方結(jié)構(gòu)原子層,退火最佳溫度為