纳米管结构导电聚合物的物性研究

来源 :中国科学院物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caojinhe1118
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微米/纳米结构导电聚合物是当前科学研究的热点之一,在分子器件和纳米电子器件等领域具有潜在的应用前景。导电聚合物微米/纳米结构可以采用“模板法”、电纺丝技术、无模板自组装等方法制备。本论文利用化学所万梅香小组提供的、用无模板自组装方法制备的导电聚苯胺、聚吡咯微米/纳米管及其与磁性纳米颗粒、碳管的纳米复合结构,研究了它们在低温下的电阻率、磁阻、磁化率、比热和Ⅰ-Ⅴ曲线等物理性质,并取得了以下主要结果:(1)纳米管结构聚苯胺的电导率受温度、掺杂浓度、掺杂剂、结晶度、水和乙醇等因素的影响。实验结果表明增加掺杂浓度、增加样品的结晶度、增加样品中水或乙醇的含量都能提高样品的导电性能。由于聚苯胺纳米管之间较弱的耦合,大块样品的电阻率—温度依赖关系满足lnp(T)∞T-1/2规律。纳米管结构聚苯胺、纳米管和纳米线结构聚吡咯在低温下表现出很大的正磁阻;在50K与100K之间,随着温度的升高,磁阻的符号由正变负;在100K至250K之间的磁阻均为负,但是这种负磁阻效应比较弱。本文认为样品的正磁阻来源于磁场导致的电子波函数收缩效应,负磁阻可归结为不同跳跃传导路径相关的弱局域化效应。 (2)在不同掺杂浓度的聚苯胺纳米管压片样品中观察到了所谓的磁化率“反常”现象:不掺杂的本征态聚苯胺的磁化率也像掺杂态聚苯胺一样可以表示为与温度无关的泡利类型磁化率和定域自旋的居里类型磁化率之和,掺杂态聚苯胺的泡利类型磁化率并不随着掺杂程度的增加而增加,甚至是逐渐减小。本文认为实验上观察到的所谓泡利类型磁化率是自旋相互作用和可活动自旋共同贡献的结果,此时自由电子模型根本不适用。在纳米管结构聚苯胺的低温比热中没有发现电子比热的贡献,样品的“晶格”比热主要来自非晶态无序部分,晶态有序部分在样品中所占比例约为10%,也就是说,比热结果证明样品中非晶态无序部分占绝大部分。 (3)单根聚苯胺纳米管的电阻率—温度依赖关系满足三维变程跳跃模型。单根聚苯胺纳米管的低温磁阻非常小。另外,本文发现单根聚苯胺和聚吡咯亚微米管中的库仑相互作用非常大(约为10meV),导致电阻率—温度依赖关系在较高的温度(66-96K)从三维Mott变程跳跃模型(InR(T)∞T-1/4)向Efros-Shklovskii(ES)变程跳跃模型(1nR(T)∞T-1/2)转变,而且ES特征温度也远大于薄膜样品。单根聚苯胺纳米管在低温下的Ⅰ-Ⅴ曲线,即零偏压反常现象证实纳米管中的电子—电子强相互作用。聚吡咯亚微米管的电导率随着管径的减小而增大。 (4)聚苯胺与Fe3O4、γ-Fe2O3的复合纳米棒压片样品的室温电导率约为10-1S/cm,电阻率—温度依赖关系满足lnp(T)∞T-1/2规律,在室温下复合物表现出超顺磁特性,这表明复合物的电导率主要取决于聚苯胺,磁学性质主要取决于磁性纳米颗粒。对于导电率高的碳管和导电性差的聚苯胺/聚吡咯纳米复合结构,复合物的电导率随着碳管含量的增加而迅速增大,然后趋向饱和。当复合物中碳管含量增大到一定程度时,复合物的电导率(特别是在低温下)将主要取决于由碳纳米管组成的渗阈网络。表现为显著的减小载流子的跳跃能垒、低温下磁阻为负。
其他文献
在过去的几十年里,实验和理论的惊人吻合表明标准模型在描述电弱物理方面是成功的,但是标准模型自身的缺陷揭示着新物理的存在。通常来讲,新物理会以各种方式影响电弱物理量,讨论
描述宇宙加速膨胀的暴涨宇宙学和暗能量是当今宇宙学研究的两大热点.在该论文中,作者将首先介绍宇宙学中的引力扰动理论及暴涨和暗能量理论的相关背景.其次,我们基于高维空间
人类文明演化的进程中,一直伴随着对碳材料的新的开发和应用。新型碳材料主要以富勒烯、碳纳米管、石墨烯的形式存在,被用在通讯、太空探索、生物、医药等领域。碳材料多元化的性能,一直是科研工作者的研究热点。作为碳材料家族中的新生势力,碳纳米点,一类尺寸小于10 nm的新型碳纳米材料,于2004年一经发现,便引发了世界各地科研工作者的极大关注。碳点在合成上具有碳源丰富、价格低廉、制备过程简单、合成方法多样等
该文成功地制备了忆径可控的高度有序的AlO阵列模板.采用阳极氧化的方法制备孔径从6nm到将近100nm范围内可控的高度有序的AlO阵列模板.提出了解释有序多孔AlO膜形成的新机制.
本论文基于光在单模光纤、光波导、半导体激光二极管中的模场均可近似为高斯分布,利用高斯光束研究了光在光通信器件中的光耦合理论问题.主要内容包括以下三部分:1.研究了高
常言道:物以稀为贵,而书亦是如此。好书不多的过去,大家对阅读的渴求和珍爱往往很强烈。我的童年是在一个三面环河的小村庄度过的,儿时的记忆中,小伙伴们的课余时间大多花在
本文在t-J模型下,应用fermion-spin理论系统地研究了掺杂两条腿反铁磁梯子型材料正常态的反常输运性质;进一步,考虑电子配对后讨论了此类材料的超导机制。第一章序言介绍关于梯
高平均功率皮秒全固态激光器在工业精密加工、医疗以及科研领域具有很大的应用价值和发展前景。特别是高平均功率皮秒千赫兹激光由于同时具有高脉冲能量和高峰值功率,在很多方
  众所周知,非线性薛定谔(NLS)方程能够很好的描述皮秒脉冲在光纤中的传播,而对超短脉冲则需要引入修正的非线性薛定谔(MNLS)方程来进行讨论。  为了解决反散射变换中Cauch
对撞机物理在粒子物理领域几十年来的进展中已成为一种占主导地位的高能加速器,其未来的发展方向:一是将能量提高;二是增加加速器亮度,提高探测器精度。按照第二种思路来设计的新