Iodine 이 도핑된 탄소 나노 튜브의 전기적 특성 연구

Abstract

탄소 나노튜브(Carbon nanotube)는 다른 나노 신소재들에 비해 독특한 특성과 다양한 장점을 지니고 있고, 잠재적인 응용 가능성(Field Emission Display, 수소저장 장치, 센서, 트랜지스터 등)이 매우 크다. 하지만 탄소 나노튜브는 균일한 구조의 합성, 전기적 성질 및 꼬임성 제어 등 실제 상용화 과정까지는 아직 많은 문제점을 가지고 있다. 할로겐 물질의 탄소 나노튜브에 도핑을 통하여 에너지 구조의 변화를 유도하고, 물질의 이온화 에너지와 전자친화도의 선택으로 필요한 에너지 구조의 탄소 나노튜브를 얻는 연구들이 진행되고 있다. 합성된 탄소 나노튜브 내부로 다양한 물질을 도핑하여 전기적 전도성이 변화되는 것을 관찰하였다. 이러한 변화는 탄소 나노튜브의 에너지 레벨 변화가 가능함을 의미한다. 내부 삽입을 증명하기 위하여 UV, near-IR, Raman 그리고 EDAX 등의 광학적 특성을 할로겐 물질 도핑 전후에 관하여 비교 연구하였다. 마지막으로 탄소 나노튜브의 응용 분야 중 선택비(aspect ratio) 인하여 가장 많은 각광을 받고 있는 전계 영향 트랜지스터에 대하여 연구하였다. 일반적인 방법과는 다른 유전체의 박막을 임의로 코팅하여 네트워크를 형성하고 강한 양의 전기장 하에서 유전체의 전도대역을 통하여 캐리어의 이동이 보다 원활하게 나타나는 결과를 얻었다. 강한 양의 전기장 하에서 요오드가 도핑된 탄소 나노튜브의 전기적 특성은 n-타입의 특성을 보이고 있었다. 특히 산소를 주입하였을 경우 산소의 흡착으로 인해 탄소 나노튜브의 n-타입 특성이 줄어들었으며, 그 후 다시 진공 환경을 만들었을 경우 기존의 전기량을 회복하는 것을 확인 할 수 있었다.; Reaction of SWNTs (Single-Walled Carbon Nanotubess) with molecules and atoms having large electron affinity and small ionization energy achieved p-type (Br, Tetracyano-p-quiodimetaane), n-type (K, Cs, Rb, Terathiafulvalene, aliphatic thiol series depend on chain length) doping, respectively. Doping progressed that encapsulation of various molecules and atoms inside nanotubes in vacuum environment. Doping changed electric property drastically by charge transfer depends on encapsulated atoms and molecules. The simplicity of the synthetic process offers a viable route for the large-scale production of SWNTs with controlled doping states, because of using MAT-SWNTs. In this study, we fabricate Iodine-doped, single-walled, carbon nanotubes (I-SWNTs) film field - effect transistors (FETs) and their electronic transport properties were investigated, to elucidate charge transfer between iodine and SWNTs by changing gate voltages. I-SWNTs film in a vacuum exhibited n-type characteristics via electron transfer from iodine to the SWNTs even though the number of electrons was thought to be extremely small. The characteristics of I-SWNTs film were still remained to n-type after exposure to O₂ gas. Comparing the I-V curves of the two devices, the carrier concentration of I-SWNTs film in a vacuum (electrons) was higher than that of I-SWNTs film under O₂ gas (electrons).