专利名称：通过氢改性的半导体碳纳米管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种通过氢改性的半导体碳纳米管，更具体而言涉及其制备方法。
背景技术：
碳纳米管(carbon nanotubes)是管状碳，其直径从几个纳米到数十纳米，长度为数十微米。
图1显示现有的碳纳米管的结构。通过把石墨片卷绕成圆柱状而形成碳纳米管。赋予碳纳米管独特性能的结构和直径是由待卷曲的石墨片被扭转时的角度和在卷曲的最初阶段时的碳纳米管的直径所决定的。
参照图1，矢量 从任意一起点A到终点A’，如图所示，当片卷起时，两点重合。假定A的坐标为(0，0)，A’的坐标为(n，m)，矢量 可以如下式(1)所示用单位矢量 和 来表示。C→h=na1→+ma2→---(1)]]>碳纳米管的直径dt可以通过下式(2)来计算。dt=0.246(n2+nm+m2)1/2π---(2)]]>碳纳米管具有高达1000或1000以上的形状比(aspect ratio)并拥有金属或半导体的电性能，取决于其直径和结构。现有金属碳纳米管具有高的电导率。
图2A显示一种之字形状的具体类型的碳纳米管，当m＝0时，即可得到该碳纳米管。图2B显示一种扶手椅形状的碳纳米管，当n＝0时，即可得到该碳纳米管。
大多数碳纳米管具有沿任意管轴螺旋形排列的手性结构。通过把单一石墨片卷绕成圆柱体而形成的碳纳米管被称为“单壁纳米管(SWNT，single wallnanotubes)”，通过把多个石墨片卷绕成圆柱体而形成的碳纳米管被称为“多壁纳米管(MWNT，multi-wall nanotubes)”。
传统上，采用电弧放电、后烧蚀、化学气相沉积(VCD)等来制备碳纳米管。然而上述的传统技术不能控制手性，导致生成金属碳纳米管颗粒和半导体碳纳米管颗粒的混合物，不能用于生产金属纳米晶体管。此外，由于半导体碳纳米管的小的能量带隙，由半导体碳纳米管制备的晶体管不能在环境温度下工作。
为克服上述缺点，已经提出了一种通过剥离MWNTs的外壁把金属碳纳米管转化为半导体碳纳米管的方法，以降低碳纳米管的直径。然而，该方法涉及到将金属碳纳米管与一电极相接触，并对它们施加大电流，以至于整个过程变得复杂。此外该方法既无法直接用于晶体管，也无法用于没有额外的外壁可以剥离的SWNTs。
还提出了另一种通过添加碱金属来把半导体碳纳米管转化为金属碳纳米管的传统方法。然而该方法既无法用于把金属碳纳米管转化为半导体碳纳米管，也无法用于把窄带隙的半导体碳纳米管转化为宽带隙的半导体碳纳米管。
发明内容
本发明提供一种通过氢改性制备的半导体碳纳米管。
本发明也提供一种把金属碳纳米管转化为半导体碳纳米管和把窄能量带隙的半导体碳纳米管转化为宽能量带隙的半导体碳纳米管的简便的方法。
按照本发明的一个方面，提供具有碳原子和氢原子之间的化学键的半导体碳纳米管。依据本发明的碳纳米管，碳原子和氢原子之间的化学键是sp3杂化键。
按照本发明的另一方面，提供了一种制备半导体碳纳米管的方法，该方法包括在真空下加热碳纳米管；将氢气中的氢分子分解成氢原子；把碳纳米管暴露在氢气中，使碳纳米管的碳原子与氢原子形成化学键。
按照本发明的方法，当在真空下加热碳纳米管时，可以在100℃或更高的温度下进行2小时或更长的时间。
按照本发明的方法，通过在1500℃或更高的温度下加热可进行将氢分子分解成氢原子。在这样的情形下，通过施加RF或DC偏压或使用电弧放电，可将氢分子分解成氢原子。
在形成化学键的过程中，通过改变碳纳米管暴露于氢气中的持续时间，可以控制碳纳米管的能量带隙。可替换的是，通过改变压力可以控制碳纳米管的能量带隙。在通过以上方法制备的碳纳米管中，碳原子和氢原子之间的化学键可能为sp3杂化键。
按照本发明，通过加氢，金属碳纳米管可被转化为半导体碳纳米管，窄能量带隙的半导体碳纳米管可被转化为宽能量带隙的半导体碳纳米管。加氢改性的半导体碳纳米管具有广泛的应用，包括应用于电子器件，如晶体管、电-光器件、能量储存器件等。
通过参照附图对本发明的实例性实施例进行详细的叙述，本发明的上述目的和优点将变得很清楚，其中图1显示一现有的碳纳米管的结构；图2A显示一碳纳米管的之字结构；图2B显示一碳纳米管的扶手椅结构；图3显示依据本发明实施例的、加氢改性的碳纳米管；图4显示依据本发明实施例的、由两种碳纳米管制备的分子间结器件的结构；图5是使用依据本发明实施例的、加氢改性的碳纳米管的场致发射器件的截面示意图；图6是使用依据本发明实施例的、加氢改性的碳纳米管的纳米晶体管的透视图；图7是一流程图，显示依据本发明实施例的、制备加氢改性的碳纳米管方法；图8显示依据本发明实施例的、用于制备加氢改性的碳纳米管时的碳纳米管加氢的设备；图9A是一扫描电子显微(SEM)照片，显示依据本发明的、碳纳米管的加氢，以形成加氢改性的碳纳米管；图9B是加氢后，金属碳纳米管(MS)与半导体碳纳米管(SS)在288K时的电流与电压的关系曲线图，并在图9B中插入了加氢之前的、MS和SS的电流与电压的关系曲线图；图9C是MC的曲线图，显示在加氢之后，4.2K时的微分电导(dl/dv)相对于源-漏电压的关系，在图9C中插入了加氢之前的MC的曲线图，显示7.6K时的微分电导(dl/dv)相对于源-漏电压的关系；图9D是SS的曲线图，显示在加氢之后，4.2K时的微分电导(dl/dv)相对于源-漏电压的关系，在图9D中插入了加氢之前的SS的曲线图，显示6.5K时的微分电导(dl/dv)相对于源-漏电压的关系；图10表示依据本发明、通过加氢把MS转变为SS，更具体地，(a)表示MS的结构，(b)表示SS的结构，(c)表示(a)中MS的能带，(d)表示(b)中SS的能带；图11表示依据本发明、通过加氢把窄能量带隙的SS转化为宽能量带隙的SS，更具体地，(a)表示SS的结构，(b)表示另一SS的结构，(c)表示(a)中窄能量带隙的SS的能级，(d)表示(b)中较宽能量带隙的SS的能级；图12A显示依据本发明实施例的、MS与加氢改性的SS之间的异质结的结构；图12B是一简图，显示图12A中MS与SS间的M-S肖特基结势垒的高度与能量带隙；图13A显示依据本发明实施例的、通常的SS与加氢改性的SS之间的异质结的结构；图13B是一简图，显示图13A中两种SS间的S-S肖特基结势垒的高度与能量带隙；图14A与图14B分别表示在加氢之前与之后的、具有窄能量带隙的金属碳纳米管与半导体碳纳米管的、电流与电压的关系曲线图；图15A与图15B分别表示依据本发明实施例的、使用未加氢和加氢的SS的场效应晶体管(FETs)的、电流与电压的关系曲线图；图16A表示对于加氢前的半导体碳纳米管(SS)，在预定漏极电压下的漏极电流与栅极电压的曲线图；和图16B表示对于加氢后的半导体碳纳米管(SS)，在预定漏极电压时的漏极电流与栅极电压的曲线图。
具体实施例方式
按照本发明的、含氢的碳纳米管及其制备方法的实施例将参照附图加以阐述。
图3表示一种依据本发明实施例的碳纳米管。参照图3，基于本发明实施例的碳纳米管21具有通过把氢原子结合在其表面的悬空键而形成的C-H化学键。
碳纳米管21可以通过例如电弧放电，激光汽化，等离子增强化学气相沉积(PECVD)，热化学气相沉积，气相生长等方法来制备。
按照本发明的碳纳米管具有其碳原子和氢原子之间的化学键，其中当sp2杂化键被禁止从费米级电子带走能量时，sp3杂化键得到增强，从而赋予了碳纳米管半导体性能。
碳原子，其原子序数为6，基态下的电子排布为1s22s22p2，然而当碳原子与另一原子形成共价键时，碳的电子排布发生变化。换句话说，当2s轨道上的一个电子跃迁到2p轨道后，2s轨道与2p轨道合并形成了sp杂化轨道。
一sp杂化轨道由带有电子的一个s轨道与一个p轨道形成，3个sp2杂化轨道由带有电子的一个s轨道与两个p轨道形成，4个sp3杂化轨道由带有电子的一个s轨道与三个p轨道形成。
碳原子的电子排布使其能形成包括sp3和sp2结构的基于自身的晶体结构。带有4个杂化轨道的sp3结构使得碳原子能形成四个强σ键。带有3个杂化轨道的sp2结构使得碳原子在一个平面上能形成三个强σ键，但其弱于sp3结构中的强σ键。sp2结构也能使p轨道中的电子形成弱π键。
通过将氢加入到具有sp3和sp2电子排布的碳纳米管中形成C-H化学键，合成基于本发明的碳纳米管，其中在sp2杂化轨道中接近费米级的π或π*键被分开，从而使碳纳米管结构中存在较少的sp2键和较多的sp3键。氢原子与碳原子形成一强C-H键，原子结合能为-2.65eV，碳纳米管中的C-C键的键长约为1.54，几乎与金刚石相同。C-C键对外部环境变化或强电流保持了耐受性，因此可以防止碳纳米管的分解。
基于本发明实施例的通过氢改性的碳纳米管具有半导体性能，这对其应用于纳米晶体管是必须的。使用加氢改性的碳纳米管可生产出生产率几乎增加到100％的纳米晶体管。而且由于C-H化学键稳定，纳米晶体管可以在高温下工作。
图4表示依据本发明实施例、由碳纳米管制备的、分子间结器件的结构。
通常，分子间结器件是通过弯折碳纳米管而制备的分子二极管器件，具有一个金属弯折端和另一半导体端。图4所示的分子间结器件具有两种碳纳米管的异质结构，其中基于本发明的氢改性的碳纳米管可以用作碳纳米管中的至少一种。两种碳纳米管在结合部位5和7以不同的手性角被连接在一起。
异质碳纳米管具有不同的能量带隙，因此其可用作二极管，它们可以通过对一部分碳纳米管加氢来制备。不存在已知的方法可以随意控制手性角来制备如图4所示的器件。然而，具有该器件所需性能的碳纳米管可以通过对任意碳纳米管的部分加氢来制备。
图5是一种使用依据本发明实施例的碳纳米管的场致发射器件的截面示意图。参照图5，依据本发明实施例的场致发射器件包括在衬底11上形成的呈条带状的源极电极12，在源极电极12上形成的、带有氢改性的碳纳米管的尖端15的薄膜，形成为包围尖端15的栅极介质层13，和在栅极介质层13上形成的栅极电极14，其中栅极电极14具有位于尖端15上方的开口14a，用于电子发射。在栅极电极14上形成了呈条带状的、与源极电极13垂直的漏极电极(未显示)。
优选地是，通过控制碳纳米管的能量带隙达到均匀阻值(uniformresistance)来制备用于场致发射的电子发射源，电子发射源被均匀地加在场致发射的整个区域上，从而得到均匀的电子发射。
图6表示一种使用依据本发明实施例的碳纳米管的纳米晶体管的透视图。参照图6，使用依据本发明实施例的碳纳米管的纳米晶体管包括一衬底21，在衬底21上形成的一绝缘层23，在绝缘层23上形成的、相互间有间距的一源极区域25和一漏极区域27，以及连接源极区域25和漏极区域27的、作为电子沟道的一碳纳米管单元31。
在纳米晶体管中的碳纳米管单元31是由依据本发明加氢改性制备的半导体碳纳米管形成的。在加氢时，通过改变原料碳纳米管暴露在氢气中的持续时间和受到的压力，碳纳米管单元31的能量带隙可以被控制在一个理想的范围内。
依据本发明实施例的半导体碳纳米管可以被应用于存储器件、传感器等以及纳米晶体管。
在图6中，尽管所述的纳米晶体管的源极区域25和漏极区域27位于衬底21上，然而源极区域25和漏极区域27也可以位于衬底21中。在这种情形下，碳纳米管单元31被放置在衬底21中或表面上，以连接源极区域25和漏极区域27。
通常衬底21是一硅衬底，硅衬底21上的绝缘层23由二氧化硅形成。源极区域25和漏极区域27可以由诸如钛、金等的金属形成。具有如此结构的纳米晶体管采用现有的半导体制备工艺形成，如光刻法、刻蚀、氧化、和薄膜沉积。
依据本发明实施例的、通过氢改性制备的半导体碳纳米管除了可用作图4和图6所示的纳米器件，还可以用作扫描探针显微镜(SPM)的探针尖端，而且可用于利用纳米管共振的纳米平衡(nanobalances)，利用碳纳米管的光学性质的电光器件，使用场效应晶体管的各种电子器件、存储器件、化学传感器等。
此外，碳纳米管壁(wall)上的C-H键中的H可以用另一种替代物来替换，使碳纳米管可以用于生物芯片和生物传感器。替代地，碳纳米管可以分散于溶液中，以提高其电负性和表面积，使其用于如表面电容的能量器件。
图7是一流程图，显示依据本发明实施例的、加氢的碳纳米管的制备方法。图8是一碳纳米管加氢所用的设备。
首先，表面上带有碳纳米管粉末或单个碳纳米管的衬底45被放置在真空容器43中，在10-6托或更低，高于100℃下将其加热2小时或更长时间，以除去吸附在碳纳米管壁上的气体(步骤101)。在真空容器上部入口的附近设置一钨丝49，将其通电加热至1500℃或更高的温度，对从入口47提供的分子形式的氢气施加一RF或DC偏压，或引入一电弧放电，将氢气分子分解成氢原子(步骤103)。分解的氢原子接触并被吸附在碳纳米管的壁上，形成C-H化学键(步骤105)。此时，衬底45的温度保持在100℃或更低。
碳纳米管暴露在氢气中的持续时间被控制在1～20小时的范围内，真空容器中氢气的压强被控制在10-6torr～10-3torr之间，因此金属碳纳米管被转化为半导体碳纳米管，或窄能量带隙的半导体碳纳米管被转化为宽能量带隙的半导体碳纳米管。
图9A是一扫描电子显微(SEM)图像，显示在依据本发明、通过加氢制备碳纳米管的过程中，向碳纳米管加氢形成C-H键。首先，利用电子束光刻通过金属使碳纳米管与硅衬底连接，其中碳纳米管的一半被埋在厚度为100nm的二氧化硅(SiO2)层中，而另一半被暴露在氢气中，如图9A所示。接着，在300℃下抽气6小时以形成真空气氛，在100℃的温度和10-5torr的压强下，通过将碳纳米管暴露在氢气中数小时完成对碳纳米管的加氢。
氢原子渗入到二氧化硅层表面裸露的碳纳米管中，并与碳原子结合，形成了加氢改性的碳纳米管。在图9A的照片中，碳纳米管的原子是碳原子，碳纳米管的外壁上的较小原子是氢原子。
在图9B中插入了在加氢之前能量带隙为0.8eV的原始样品(标记为MS)和半导体样品(标记为SS)的电流与电压的关系曲线图，图9B表示在加氢后，MS和SS的电流与电压的关系曲线图。
从图9B插图中可以明显看出，原始样品在室温下具有金属性能，MS和SS的电阻分别为155kΩ和10MΩ。然而，从图9B中可以明显看出，通过加氢，MS和SS转变成具有宽能量带隙的半导体碳纳米管，在环境温度下，SS中的整流效应大于MS中的整流效应。各向异性，可被定义为α＝|I(Vd＝2V)/I(Vd＝-2V)|，MS和SS样品的各向异性分别为5和10，也就是说SS样品的整流效应更加显著。
在图9C中插入了加氢之前的原始样品MS在5.6K时的微分电导率(dl/dV)与漏极电压的关系曲线图，图9C表示加氢之后的MS在4.2K时的微分电导率(dl/dV)与漏极电压的关系曲线图。如图9C的插图所示，MS加氢之前具有在零-漏极电压的微分电导率(dl/dV)的值，也就是说，在一零偏压区域，在5.6K时，其显示MS有电导率且接近金属性。图9C的图显示在加氢以后，MS变成具有约1.88Ev加宽能量带隙的半导体，MS的电导率在能量带隙区域之外直线上升。
图9D中插入了加氢之前的原始样品SS在5.6K时的微分电导率(dl/dV)与漏极电压的关系曲线图，图9D是加氢之后的样品SS在4.2K时的的微分电导率与漏极电压的关系曲线图。如图9D的插图所示，SS在加氢之前具有半导体性能，能量带隙约为0.8eV。图9D的图显示SS在加氢以后改善了半导体性能，具有加宽的能量带隙，约为4.4eV。
图10表示依据本发明，通过加氢把金属碳纳米管转化为半导体碳纳米管，其中图示了结构和能级带隙在加氢前后发生的变化。在图10中，(a)表示一(5，5)手扶椅金属样品的结构，(b)表示一由(5，5)手扶椅金属样品加氢后得到的(5，5)h半导体样品的结构，(c)表示(a)中(5，5)金属样品的能级，(d)表示(b)中(5，5)h半导体样品的能级。(5，5)金属样品加氢后转变为半导体样品(b)，能量带隙为1.63eV。
图11表示依据本发明，通过加氢把窄能量带隙的之字形半导体样品(9，0)转化为宽能量带隙的半导体样品(9，0)h，其中图示了结构和能量带隙在加氢前后发生的变化。在图11中，(a)表示半导体样品(9，0)的结构，(b)表示半导体样品(9，0)h的结构，(c)表示(a)中具有零能量带隙的半导体样品(9，0)的能级，(d)表示(b)中具有较宽能量带隙的半导体样品(9，0)h的能级。零能量带隙的(9，0)半导体碳纳米管的能量带隙在加氢后，在半导体样品(9，0)h中变宽至2.63eV。
图12A和图13A表示依据本发明，通常的碳纳米管与加氢的碳纳米管之间的分子间结。C-CH键的长度为1.48。然而在两侧的界面层上的第二层的所有其它键的长度更接近于单个管的长度。位于加氢的碳纳米管侧的金属碳纳米管的碳原子接收来自加氢碳纳米管的吸附氢原子的额外电荷，而不是接收来自金属CNT侧的碳原子，因此更多的电荷聚集在更靠近金属碳纳米管的界面层上，而不是靠近半导体加氢的碳纳米管的界面层上。因此，在MS结中非常可能发生小程度的能带-弯曲，而在SS结中发生的能带-弯曲可以忽略不计。
图12B和图13B分别表示连接MS与SS后形成的M-S肖特基结势垒的高度与能量带隙，和连接两种SS后形成的S-S肖特基结势垒的高度与能量带隙。
通常肖特基结势垒的高度主要取决于中性条件时的电荷，电荷的迁移依赖于金属和半导体电负性的不同。大多数半导体并不简单遵循肖特基模型，因此需要参照结能带图来理解半导体的性能。图12B和图13B分别表示M-S与S-S结的结能带图，其中结势垒的高度与能带偏置(offset)相等。
参照图12B，在半导体碳纳米管区域中，价带(VB)与导带(CB)之间的能量带隙达到1.88eV，在金属碳纳米管(MS)与SS间的能量势垒相对较低。
参照图13B，在该情形中，具有较宽能量带隙4.4eV的半导体碳纳米管(SS)与具有窄能量带隙0.8eV的半导体碳纳米管(SS)相连，明显地，两种SS间的能量带隙变宽，能量势垒为3.6eV。
M-S与S-S结是空穴-掺杂型的，在一个或两个单层的界面区域中产生一突变结。在M-S结中，电荷可以从MS样品传递到SS样品，从而引发半导体碳纳米管区域中的尖锐能带-弯曲。尽管S-S结中发生的电荷迁移几乎可以忽略不计，但S-S结中的电荷传递可能产生尖峰。
图14A与14B分别表示在加氢之前与之后的碳纳米管MS与SS的电流与电压的关系示意图。参照图14A，加氢之前，具有窄能量带隙的原始MS与原始SS显示了线形的、成比例的电流-电压关系，表示原始MS与SS分别具有金属性能或类金属的性质。
然而，加氢之后，具有窄能量带隙的MS与SS具有整流效应，类似于具有宽能量带隙的半导体的整流效应。
图15A与图15B分别表示在加氢之前与之后的、在场效应晶体管(FETs)中的、电流与电压的关系曲线图。具体地，图15A表示在具有使用未加氢的金属碳纳米管(MC)形成的电子沟道的FET中，在5.6K时源-漏电流Id与栅极电压Vg的关系曲线图。如图15A所示，在漏极电压Vd为-0.27V时，源-漏电流Id大约为-500hA，在漏极电压Vd为0.27V时，源-漏电流Id大约为500nA。不管栅极电压(Vg)如何变化，FET中的源-漏电流Id保持恒定。这意味着FET不适宜作为晶体管，而MC仅用作FET中的金属管。
图15B表示在使用加氢的多壁碳纳米管形成的FET中，在287K时源-漏电流Id与栅极电压Vg的关系曲线图。如图15B所示，当漏极电压为正时，也就是说，当一正的偏压施加到加氢的碳纳米管时，一大电流流过晶体管。当漏极电压为负时，电流被抑止，出现整流效应。在漏极电压Vd在-2.4V到2.4V之间时，源-漏电流Id随栅极电压Vg的增加而增加。因此，在环境温度下，FET可以适宜地、稳定地用作晶体管，而与温度变化无关。该结果证明在FET中的加氢碳纳米管与未加氢金属碳纳米管间形成了非对称的金属-半导体(MS)结。
图16A是加氢前的原始样品SS在预定的漏极电压时漏极电流与栅极电压的关系曲线图。参照图16A，未加氢的半导体碳纳米管在低温下显示了具有栅极效应的半导体性能。在零栅极电压下的有限量的电流意味着碳纳米管已经是空穴-掺杂型了，在不同极性的漏极电压下的电流的小的各向异性意味着碳纳米管与一金属电极不对称接触。
图16B表示一种加氢后的样品SS在预定的漏极电压时源-漏电流与栅极电压的关系曲线图。参照图16B，加氢之后，样品SS具有一宽能量带隙，从而提供了比加氢之前大10倍的整流效应。从该结果可以预计，通过加氢在样品SS中已经形成了窄能量带隙与宽能量带隙的半导体碳纳米管间的S-S结。
如图12B和图13B所示，加氢之后，金属碳纳米管中的1eV结势垒高度大于半导体碳纳米管中的0.35eV的结势垒高度。
在按照本发明的氢改性的碳纳米管和其制备方法中，通过改变加氢的持续时间和温度，可以很容易地控制碳纳米管的能量带隙，能够实现金属碳纳米管向半导体碳纳米管的转化以及具有较窄能量带隙的半导体碳纳米管向具有较宽能量带隙的半导体碳纳米管的转化。按照本发明的这种加氢的碳纳米管具有广泛的应用，包括例如用于各种电子器件、光电器件、能量储存器件等，尤其是可用作高温下可稳定工作的纳米晶体管，归因于按照本发明的加氢的碳纳米管具有稳定的C-H和C-C化学键。
虽然参照本发明的优选实施例具体显示和阐述了本发明，然而本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围下，可对形式和细节作出各种修改，本发明的保护范围由权利要求界定。
权利要求
1.半导体碳纳米管，在碳原子与氢原子间存在化学键。
2.如权利要求1所述的半导体碳纳米管，其中碳原子与氢原子间的化学键是sp3杂化键。
3.一种制备半导体碳纳米管的方法，该方法包括在真空下加热碳纳米管；把氢气中的氢分子分解成氢原子；和把碳纳米管暴露于所述氢气中，使碳纳米管的碳原子与所述氢原子之间形成化学键。
4.如权利要求3所述的方法，其中碳纳米管在真空下的加热在温度为100℃或更高温度下进行。
5.如权利要求4所述的方法，其中碳纳米管在真空下加热2小时或更长时间。
6.如权利要求3所述的方法，其中通过加热至1500℃或更高温度，把氢分子分解成氢原子。
7.如权利要求6所述的方法，其中通过施加一RF或DC偏压，把氢分子分解成氢原子。
8.如权利要求6所述的方法，其中通过使用电弧放电，把氢分子分解成氢原子。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中在形成化学键的过程中，通过改变碳纳米管暴露于氢气中的持续时间来控制碳纳米管的能量带隙。
10.如权利要求7或8所述的方法，其中在形成化学键的过程中，通过改变压力来控制碳纳米管的能量带隙。
11.如权利要求3所述的方法，其中碳原子与氢原子间的化学键是sp3杂化键。
全文摘要
提供了一种氢改性的半导体碳纳米管及其制备方法。加氢改性的半导体碳纳米管具有存在于碳原子与氢原子间的化学键。制备半导体碳纳米管的方法包括在真空下加热碳纳米管；把氢气中的氢分子分解成氢原子；把碳纳米管暴露于氢气中，使碳纳米管的碳原子与氢原子间形成化学键。使用该方法，可以使得金属碳纳米管转化为半导体碳纳米管和使得较窄能量带隙的半导体碳纳米管转化为较宽能量带隙的半导体碳纳米管。加氢改性的半导体碳纳米管可以用于例如电子器件，光电器件，能量储存器件等。
文档编号H01J1/304GK1459815SQ0314542
公开日2003年12月3日 申请日期2003年5月3日 优先权日2002年5月3日
发明者崔原凤, 李永熙 申请人:三星电子株式会社