| Summary: | Hiilinanoputket ovat todella herkkiä niiden lähiympäristössä tapahtuville
muutoksille, joten niiden virrankuljetusominaisuuksia pystytään suhteellisen
helposti muokkaamaan. Aromaattiset molekyylit esimerkiksi vuorovaikuttavat
hiilinanoputken kanssa pii-pii -vuorovaikutusten välityksellä,
jolloin molekyylien ja hiilinanoputken välillä voi tapahtua varausten siirtoa.
Varausten siirtyminen taas muuttaa hiilinanoputken Fermi-tasoa ja
vaikuttaa putken virrankuljetusominaisuuksiin. Myös atomeja voidaan
kiinnittää hiilinanoputken seinämiin esimerkiksi sähköstaattisten vuorovaikutusten
avulla, jolloin varausten siirron ja Fermi-tason muutoksen
myötä putken virrankuljetusominaisuudet muuttuvat. Näiden esimerkkien
kaltaista hiilinanoputkien sähköisten ominaisuuksien kemiallista muuttamista
kutsutaan tavallisesti ”douppaukseksi”. Hiilinanoputkitransistorit,
joiden elektrodit on tehty tavanomaisista metalleista, kuten kullasta tai
palladiumista, ovat yleensä p-tyyppiä. Douppaus on yksi keino saada
myös n-tyypin hiilinanoputkitransistoreja, joita tarvitaan loogisissa piireissä.
Höyrystettyjä alkalimetalleja on yleisesti käytetty hiilinanoputkitransistoreiden
n-tyypin douppaukseen, ja muutos p-tyypistä n-tyyppiin
on vahvistettu hiilinanoputken virrankuljetusominaisuuksia mittaamalla.
Samankaltaisia suoria sähköisiä mittauksia ei ole ennen tehty yksittäisille
hiilinanoputkille, jotka on altistettu liuosfaasissa olevalle alkalimetallille.
Tästä johtuen tämän gradun päätarkoitus oli tutkia liuosfaasissa
olevan alkalimetallin douppausvaikutuksia yksittäisten hiilinanoputkien
virrankuljetusominaisuuksiin. Alunperin puhtaasti p-tyypin hiilinanoputkitransistorit
havaittiin muuttuvan puhtaasti n-tyypin transistoreiksi, jotka
myös säilyttivät melko hyvin alkuperäiset ominaisuutensa, kuten esimerkiksi
ON/OFF -suhteensa ja hilariippuvaisen virran kulmakertoimensa
transitioalueella. Hiilinanoputkitransistorit ovat erittäin lupaavia pohjarakenteita
nanosensorisovelluksille johtuen hiilinanoputkien herkkyydestä
lähiympäristön muutoksille. Tutkimuksen toisena tavoitteena oli löytää
douppausprosessin aikariippuvuus ja näin ollen testata hiilinanoputkitransistorin
toimintaa nanosensorina. Sopivalla alkaliliuoksen laimennoksella
hiilinanoputkitransistori saatiin doupattua kokonaan muutamassa tunnissa
ja alkalikationien tarrautuminen hiilinanoputken pinnalle havaittiin yli
kolmen kertaluvun virran muutoksena.
|
|---|