一种基于宏观长多壁碳纳米管束的正光控电导器件.pdf

一种基于宏观长多壁碳纳米管束的正光控电导器件，涉及一种光电子学器件。该器件是由一根多壁碳纳米管束丝、两个金属电极以及石英玻璃罩组成，即把多壁碳纳米管细丝的两端分别与两个金属电极相连接，然后将其封装在石英玻璃罩内。工作时，将金属电极和外电路相连接，然后用一光束通过石英玻璃罩直接照射在碳纳米管丝的中部，实验表明，当光束强度增加时，器件的总电导会增加；当光束强度减小时，器件的总电导会下降。但无论入射光束强度大小如何，该器件的总电导变化率始终大于或等于零。本发明结构简单，制作方便；而且入射光波长响应范围宽，可响应405nm～1064nm波长的光，其光电响应时间小于5秒，是一种新型的光控电导器件。

1.  一种基于宏观长多壁碳纳米管束的正光控电导器件，其特征在于：该正光控电导器件是由一根多壁碳纳米管束丝、两个金属电极以及石英玻璃罩组成，所述的多壁碳纳米管束丝由宏观长的多壁碳纳米管束构成，多壁碳纳米管束丝的两端分别与两个金属电极相连接，并被封装在所述的石英玻璃罩内。

一种基于宏观长多壁碳纳米管束的正光控电导器件
技术领域
本发明涉及一种重要的光电子学器件的设计及制作，特别是关于一种基于宏观长多壁碳纳米管束的正光控电导器件的设计及制作。
背景技术
利用光控电导器件可以通过光学手段有效控制器件中的电导(电阻)值的变化，进而可以改变器件中的电流或电压等电学量的大小，实现用光学方法控制电学信号强度的目的；反之，也可以通过测量光控电导器件中电学量的大小，进而检测出入射到光控电导器件上的光学信号的强度，实现利用电学方法测量光学信号强度的目的，因此，光控电导器件在光电子学领域具有广阔的应用前景。文献资料表明，碳纳米管具有特殊的能级结构和优异的电学及光学性能。目前合成制备多壁碳纳米管的成熟技术多种多样，例如本发明人在文献【Zhang XF，Cao AY，Wei BQ，Li YH，Wei JQ，Xu CL，and Wu DH，CHEMICAL PHYSICS LETTERS 2002，362：285-290】中曾报道过关于多壁碳纳米管的制备技术。但利用宏观长多壁碳纳米管材料设计和制造光控电导器件目前尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，制作方便，同时其光电响应时间快的一种正光控电导器件。利用该光控电导器件可以通过光学手段有效控制器件中的电导(电阻)值的变化，进而可以改变器件中地电流或电压等电学量的大小，实现用光学方法控制电学信号强度的目的；同样也可以通过测量光控电导器件中电学量的大小，进而检测出入射到光控电导器件上的光学信号的强度，实现利用电学方法测量光学信号强度的目的。
本发明的技术方案如下：
一种基于宏观长多壁碳纳米管束的正光控电导器件，其特征在于：该正光控电导器由一根多壁碳纳米管束丝、两个金属电极以及石英玻璃罩组成，所述的多壁碳纳米管束丝由宏观长的多壁碳纳米管束构成，多壁碳纳米管束丝的两端分别与两个金属电极相连接，并被封装在所述的石英玻璃罩内。
本发明提供的基于宏观长多壁碳纳米管束的正光控电导器件，与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：具有结构简单，制作方便的特点；而且入射光波长响应范围宽，可以响应405nm～1064nm波长的光，同时其光电响应时间小于5秒，是一种新型的光控电导器件。利用该器件的光电响应特性，可以设计出其它新型的光电传感器件和光电探测器件等。
附图说明
图1为本发明所用多壁碳纳米管束的扫描电子显微镜图像。
图2为本发明光控电导器件的示意图。
图中：1—石英玻璃罩；2—碳纳米管束丝；3—金属电极；4—入射光束。
图3.是本发明光控电导器件在激光照射时的电导变化对时间的响应曲线。
具体实施方式
本发明提供的基于宏观长多壁碳纳米管束的正光控电导器件，包括一根多壁碳纳米管束丝和两个金属电极，其中多壁碳纳米管束丝由许多宏观长的多壁碳纳米管束构成。金属电极可采用镍、银、铜、钨等材料的电极。制作方法是将多壁碳纳米管束丝2的两端分别与两个金属电极3相连接，然后将其封装在石英玻璃罩1内，便构成正光控电导器件。工作时，先把金属电极的正负电极和外电路相连接，然后利用一光束4通过石英玻璃罩1直接照射在碳纳米管束丝2的中部，这样，该器件的总电导会受到入射光束强度的调控，即当光束强度增加时，器件的总电导会增加；反之，当光束强度减小时，器件的总电导会下降。但无论入射光束强度大小如何，该器件的总电导变化率始终大于或等于零，如此便构成正光控电导器件。
下面通过具体实施例可进一步理解本发明。
本发明采用多壁碳纳米管束丝2(如图1所示)与金属镍电极3相连接(如图2所示)，构成正光控电导器件。纳米管束丝直径为240μm，长度为2.01mm，电阻为59.4Ω。分别将波长为405nm、532nm、780nm和1064nm的聚焦激光束入射到碳纳米管束丝的中部时(如图2所示)，器件的总电导会随光强增加而变大。通过实验测量结果计算表明：每瓦单位功率波长为405nm的激光引起该器件的电导变化率约为53.6％；每瓦单位功率波长为532nm的激光引起该器件的电导变化率约为47.3％；每瓦单位功率波长为780nm的激光引起该器件的电导变化率约为39.2％；每瓦单位功率波长为1064nm的激光引起该器件的电导变化率约为30.1％。当然，总电导变化率除依赖于入射激光的功率外，还与光斑直径、光强分布函数、多壁碳纳米管束丝接受光的面积占总表面积的比例等因素有关，因此，具体器件在使用时需要单独定标。从该光控电导器件在激光照射时的电导变化对时间的响应曲线(图3)可知，该器件的光电响应时间小于5秒。