大規(guī)模合成高純度半導(dǎo)體性單壁碳納米管有新方法。

高產(chǎn)高純制備半導(dǎo)體性單壁碳納米管實(shí)現(xiàn)突破

【資料圖】

據(jù)《中國科學(xué)報》4月12日報道，日前，西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院教授趙廷凱團(tuán)隊(duì)對半導(dǎo)體性單壁碳納米管的可控制備進(jìn)行深入研究，提出一種新的多循環(huán)生長工藝，選擇性合成的半導(dǎo)體性單壁碳納米管豐度高達(dá)93.2%，產(chǎn)率從0.76%提高到1.34%，為大規(guī)模合成高純度半導(dǎo)體性單壁碳納米管提供了新方法。

相關(guān)研究成果《通過催化劑再生多循環(huán)工藝生長高純度與高產(chǎn)率半導(dǎo)體性單壁碳納米管》正式發(fā)表于最新一期《化學(xué)工程》雜志。

碳納米管在電子領(lǐng)域極具潛力

半導(dǎo)體性單壁碳納米管具有原子級厚度、表面無懸鍵的準(zhǔn)一維管狀結(jié)構(gòu)和高電子遷移率等優(yōu)異電學(xué)性質(zhì)，因而被視為10 nm以下高性能、低功耗場效應(yīng)晶體管溝道材料最有力候選。單壁碳納米管已被廣泛應(yīng)用于許多電子器件，包括顯示器、存儲器、傳感器、透明導(dǎo)電薄膜以及碳納米管計算機(jī)等。

碳基是集成電路重要發(fā)展方向之一。現(xiàn)有的硅基芯片制造技術(shù)即將觸碰其極限，相對于傳統(tǒng)的硅基CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管，碳納米管晶體管具有明顯的速度和功耗綜合優(yōu)勢，單壁碳納米管被認(rèn)為是后摩爾時代納電子器件材料中最具潛力的材料之一。

IBM的理論計算表明，若完全按照現(xiàn)有二維平面框架設(shè)計，相比硅基技術(shù)，碳管技術(shù)具備 15 代的技術(shù)優(yōu)勢。

另外，碳基材質(zhì)的特殊性，它能讓電路做到像創(chuàng)可貼一樣柔軟，半導(dǎo)體型單壁碳納米管有望在新一代柔性電子器件中獲得應(yīng)用。

不過，如何獲得半導(dǎo)體性單壁碳納米管是目前該領(lǐng)域中最具有挑戰(zhàn)性的問題之一。傳統(tǒng)制備方法獲得的單壁碳納米管，通常是金屬性和半導(dǎo)體性單壁碳納米管的混合物，并難以分離，嚴(yán)重阻礙了其廣泛應(yīng)用。

西北工業(yè)大學(xué)運(yùn)用新工藝技術(shù)，能夠成功實(shí)現(xiàn)高純度與高產(chǎn)率半導(dǎo)體性單壁碳納米管的可控制備。該成果為大規(guī)模選擇性生長高純度半導(dǎo)體性單壁碳納米管提供了有效手段和新思路，為半導(dǎo)體性單壁碳納米管在納米電子器件、信息通訊和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

A股碳納米管概念股不足10只

單壁碳納米管在鋰電池、光伏、電子、航天航空、建筑、新能源等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，但由于其工業(yè)化時間短，目前全球單壁碳納米管產(chǎn)能不足百噸，如何大規(guī)模、高效、高質(zhì)制備單壁碳納米管仍是相關(guān)企業(yè)和機(jī)構(gòu)研究重點(diǎn)方向。

國產(chǎn)單壁碳納米管以低純產(chǎn)品為主，相關(guān)生產(chǎn)或在規(guī)劃企業(yè)有天奈科技、西安齊岳生物科技、中國科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)等。天奈科技是全球碳納米管龍頭，目前公司主營業(yè)務(wù)以多壁碳納米管為主，單壁碳納米管產(chǎn)能尚未釋放。

除天奈科技外，A股中道氏技術(shù)、沃特股份、捷邦科技、萊爾科技、德方納米和東宏股份等也有碳納米管業(yè)務(wù)。道氏技術(shù)表示，公司的第五代單壁管產(chǎn)品管徑(1-4nm)和純度(>99%)處于行業(yè)領(lǐng)先水平；捷邦科技表示，擁有自主研發(fā)的全系碳納米管粉體制備技術(shù)；萊爾科技擬在四川投建年產(chǎn)3800噸碳納米管項(xiàng)目。

（文章來源：證券時報）

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