【摘 要】
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单壁碳纳米管是一种新型的管状碳基纳米材料。按照能带结构分类，根据是否具有带隙，碳纳米管分为半导体型碳纳米管和金属型碳纳米管。半导体型单壁碳纳米管(SWNTs)是一种直接带
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单壁碳纳米管是一种新型的管状碳基纳米材料。按照能带结构分类，根据是否具有带隙，碳纳米管分为半导体型碳纳米管和金属型碳纳米管。半导体型单壁碳纳米管(SWNTs)是一种直接带隙的准一维半导体材料，具有很好的电学和光电特性。碳纳米管载具有流子迁移率超高，禁带宽度随直径可调，多个子带，从紫外到红外的宽谱光吸收，能带结构对称等特点，使得其在电子学和光电子学的应用方面显示出了非常广阔的前景。 碳纳米管的宽谱光吸收和超快光响应特性使得其有望用于研制新型宽谱、高速响应的光探测器。目前，关于单根碳纳米管光电器件的研究已达到较高水平。但受限于单根碳纳米管纳米量级的材料尺寸，单根碳纳米管为基础的器件难以大规模集成，无法批量化生产。有必要发展碳纳米干薄膜光电器件。为此，本文集中研究了碳纳米管薄膜材料的制备以及碳纳米管薄膜器件的电学特性、红外探测性能以及相关的物理机制。 在本文的工作中，采用了蒸发驱动自组装的方法，使用预先提纯过的高纯度半导体碳纳米管材料制备了大面积均一的薄膜条带，以金属钯和钪做为非对称接触电极制备了碳纳米管薄膜晶体管器件。本文主要研究不同沟道长度碳纳米管薄膜晶体管器件的电输运特性和红外光电响应特性，分析了其中的载流子输运和光生载流子分离的物理机制。实验结果发现薄膜晶体管器件的电学性能和光电性能依赖于器件沟道长度和碳纳米管的平均长度。当沟道长度小于碳纳米管的平均长度时，器件开关比最低，当沟道长度超过碳纳米管平均长度时，随着沟道长度的增加，器件开关比增加，光电流减小。相关研究结果为高纯碳纳米管薄膜晶体管器件在红外光探测器方面的进一步应用提供参考依据。
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