Abstract
單壁奈米碳管為準一維的奈米材料，亦為基礎研究中理想的一維量子系統。單壁奈米碳管被認為有許多的未來應用，包括有電子元件、光電元件、機電系統及感測器等。近期的研究指出，單壁奈米碳管其電學上及光學上的性質對其外在的條件相當的敏感，並可利用將單壁奈米碳管懸掛於空氣中避免諸如此類的環境干擾。因此，懸掛的單壁奈米碳管的合成與分析在近期吸引許多研究學者的注意。 本研究論文主要分為四個主題：首先利用獨創的技術以電漿前或後處理的方式，利用催化劑式化學氣相沈積方法來選擇性直接合成單壁奈米碳管於垂直基版的奈米碳纖維及矽奈米結構上；可藉由電漿參數的調變來最佳化懸掛單壁奈米碳管的量率。而後，利用臨場掃瞄式電子顯微鏡，以靜電力吸引的方式來探求懸掛單壁奈米碳管與其支撐-奈米碳纖維頂端之間的作用力；使用一個簡化的模型分析後，發現到單壁奈米碳管與奈米碳纖維其間之作用力遠大於分子間的凡德瓦爾力，推測並解釋其強接觸力的機制為化學性鍵結的形成。另外，並以三種不同的方式來製作奈米碳管電子元件，包括臨場製作具有少根碳管的場效電晶體及高承載電流之連接導線、以化學氣相沈積方法製備具高穿透率之單壁奈米碳管導電薄膜、以及利用奈米碳管分離及純化技術所製作之高效能薄膜式電晶體等。最後，利用單壁奈米碳管與光敏聚合物之混合作為光敏感之複合材料，在單晶石英基版上之單壁奈米碳管網絡塗佈有光敏聚合物之電阻元件上可以量測單壁奈米碳管與光敏聚合物間原有的反應；除此之外，更進一步利用靜電力顯微術來研究其光反應之機制，其研究結果提供了“光激發引致直接的電荷轉移”及“基版引致電荷捕捉之靜電力效應”等光響應機制的直接證據。