石墨烯纳米带/碳纳米管异质结的可控制备与物理特性研究

以石墨烯纳米带、碳纳米管等为代表的碳纳米功能材料由于具有新奇的物理特性和巨大的潜在应用而成为凝聚态物理研究的热门课题。近年来，轴向切拉碳纳米管制备石墨烯纳米带技术的发现使二者有机的联系起来，也为进一步构建石墨烯纳米带/碳纳米管异质结结构提供了可能。理论研究表明，这种新奇的异质结结构具有优异的物理性能，有望在电子学、光电子学以及自旋电子学等领域产生重大应用。.本研究课题拟通过轴向切拉碳纳米管实现石墨烯纳米带/碳纳米管异质结的可控制备，并在此基础上研究碳纳米管向石墨烯纳米带/碳纳米管异质结转变过程中的物性变化规律以及石墨烯纳米带/碳纳米管异质结的新奇物性。通过这些研究，探索石墨烯纳米带/碳纳米管异质结这种新型碳纳米功能材料的物理性能和潜在应用，形成一些具有自主知识产权的新技术，为开发石墨烯纳米带/碳纳米管异质结新型功能纳米材料和纳米器件奠定基础。

在本项目的支持下，我们对轴向切拉碳纳米管制备石墨烯纳米带与石墨烯纳米带/碳纳米管异质结及其相关物理性能研究进行了积极探索。我们发展了一种利用金属薄膜轴向切拉单壁碳纳米管制备超窄石墨烯纳米带以及石墨烯纳米带/碳纳米管异质结的方法，并且对其结构和物理性能进行了相关研究；我们还利用湿化学方法制备出氧化石墨烯纳米带，制备出其场效应晶体管并对其器件物理性能进行了相关研究。. 石墨烯/半导体界面调制和物理性能研究具有重要的理论和应用价值。在本项目的支持下，我们还对石墨烯/半导体界面的物理性能和应用研究进行了积极探索。我们研究了石墨烯/硅异质结的物理性能和调制规律，研究了其电子学和光电子学性能以及在光电子器件方面的应用；我们发展了一种利用光刻胶无催化剂制备石墨烯以及石墨烯/石墨图案的方法，并且把其直接制备在硅上，制备出无金属的石墨烯/硅异质结器件，并对其电子学和光电子学性能进行了相关研究；我们还研究了石墨烯/氧化锌量子点的光电子学性能。这些都为其进一步应用奠定了基础。. 在本项目的支持下，我们已在包括Adv. Funct. Mater., Small, Chem. Commun., J. Phys. Chem. Lett.等上发表SCI论文11篇（另有多篇论文在投稿或撰写中），并申请发明专利2项（其中已授权1项）；目前已毕业硕士研究生1名（获上海市优秀毕业生），在读博士生3名。