КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 17-19-01787

НазваниеСоздание прозрачных, проводящих, гибких и эластичных пленок нового поколения на основе однослойных углеродных нанотрубок синтезированных аэрозольным методом химического осаждения из газовой фазы

РуководительНасибулин Альберт Галийевич, Доктор технических наук

Организация финансирования, регионАвтономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий», г Москва

Года выполнения при поддержке РНФ2017 - 2019

КонкурсКонкурс 2017 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-206 - Нано- и мембранные технологии

Ключевые словаПленки однослойных углеродных нанотрубок; ОУНТ; гибкие, прозрачные, эластичные и проводящие пленки; аэрозольный метод химического осаждения из газовой фазы; катализ; легирование; полевой транзистор

Код ГРНТИ47.09.48


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Настоящий проект направлен на создание нового поколения тонких прозрачных, гибких и эластичных проводящих пленок на основе однослойных углеродных нанотрубок аэрозольным методом химического осаждения из газовой фазы (CVD). На сегодняшний момент, в качестве основного материала для создания коммерческих прозрачных проводящих покрытий является оксид индия-олова (ITO). Развитие гибких, прозрачных, эластичных и проводящих покрытий и создание устройств на их основе является одним из самых широко востребованных направлений современной электроники и требует поиска новых материалов, поскольку существуют определенные технологические ограничения для создания гибких и эластичных покрытий на основе ITO, которому сопутствует постепенное истощение запасов индия. Среди множества кандидатов, предложенных в качестве перспективных для создания гибких проводящих пленок, выделяются углеродные нанотрубки. Однослойные углеродные нанотрубки (ОУНТ) являются идеальным кандидатом для создания гибких и эластичных проводящих пленок благодаря возможности создания пленок с заданной электронной структурой, пористостью и низким порогом перколяции. Еще одним перспективным направлением, которое по своей важности, возможно, даже превосходит проблему замены ITO, является создание нового поколения прозрачных и гибких транзисторов, которые по своим характеристикам были бы сравнимы или превосходили бы существующие транзисторы на основе кремния. Разработка оригинального подхода к синтезу однослойных углеродных нанотрубок - аэрозольного метода химического осаждения из газовой фазы (CVD) позволила масштабируемо и в одну стадию создавать пленки на основе хаотично ориентированных ОУНТ высокого относительно других методов качества. Однако, отсутствие подходов по синтезу нанотрубок с контролируемыми электрофизическими характеристиками существенно снижает характеристики получаемых изделий: так присутствие смеси металлических и полупроводниковых ОУНТ создает барьеры Шоттки и увеличивает поверхностное сопротивление пленок, что негативно сказывается на создании прозрачных электродов. С другой стороны, наличие металлических трубок в пленках существенно снижают характеристики полевых транзисторов на основе ОУНТ. Кроме того, наличие катализатора влияет на оптические и электрические свойства пленок. Существующие методы получения пленок сортированных полупроводниковых или металлических нанотрубок предполагают постсинтезную обработку, включающую предварительное приготовление растворов и последующую фильтрацию. Особенности аэрозольного метода синтеза нанотрубок позволяют получать пленки чистых сортированных нанотрубок непосредственно в процессе производства, а последующая обработка не включает в себя жидкую фазу. Целью настоящего проекта является создание пленок на основе ОУНТ с заданными характеристиками: прозрачность, проводимость, соотношение полупроводниковых и металлических трубок в составе пленки, распределение ОУНТ по диаметру для их использования в качестве прозрачных электродов или полевых транзисторов. В частности, в проекте планируется: 1) Создание проводящих пленок углеродных нанотрубок с распределением по хиральности, отличным от равновесного с помощью: a) вариации свойств и структуры активного центра катализатора роста нанотрубок; b) изменения доли металлических или полупроводниковых нанотрубок путем их селективной функционализации; 2) Легирование ОУНТ с целью изменения электрофизических характеристик пленок; 3) Ex situ удаление катализатора из пленок ОУНТ; 4) Влияние на ориентацию индивидуальных нанотрубок при их непосредственном осаждении из газовой фазы. Ожидается, что успешная реализация позволит снизить поверхностное сопротивление ОУНТ до 20 Ом/□ при значении коэффициента пропускания T=90%, что сравнимо с характеристиками пленок на основе оксида индия-олова на твердых подложках, и в настоящий момент недостижимо для пленок на основе ОУНТ. Также мы ожидаем создание транзисторов на основе пленок ОУНТ со значениями мобильности носителей заряда >1000 см^2В^-1с^-1 и отношения токов включения/выключения >10^6. Достижение цели проекта позволит масштабируемо синтезировать ОУНТ аэрозольным методом химического осаждения из газовой фазы и получать пленки нанотрубок с высокими оптоэлектрическими покахзателями и низкой стоимостью производства.

Ожидаемые результаты
Гибкая электроника - одна из активно развивающихся областей, которая создает огромный потенциал для разработки различных пассивных и активных устройств. При разработке гибких устройств помимо архитектуры и дизайна внутренних интерфейсов основное внимание уделяется используемым материалам. Несмотря на то, что уже существуют и используются различные промышленные методы синтеза ОУНТ, целый ряд задач остается до сих пор нерешенным. К ним можно отнести низкую производительность некоторых методов, высокую вариацию в свойствах и качестве производимых ОУНТ, сложность контроля производственного процесса (in situ диагностика). В рамках проекта планируется разработать подходы, позволяющие улучшить практически значимые свойства получаемых пленок ОУНТ. По итогам реализации проекта будут получены следующие результаты: 1. Разработаны in situ подходы получения ОУНТ с высоким выходом с использованием аэрозольного метода химического осаждения из газовой фазы; 2. Изучены аспекты каталитического синтеза ОУНТ влияющие на организацию структуры нанотрубок и разработаны методики получения индивидуальных нанотрубок с заданными характеристиками; 3. Подобраны условия легирования ОУНТ, позволяющие получать значения поверхностного сопротивления, сопоставимые с существующими прозрачными проводящими покрытиями на основе полупроводниковых материалов. 4. Подобраны подходы, позволяющие получить ориентированную пленку, состоящую преимущественно из ОУНТ заданного типа проводимости (металлические или полупроводниковые) . 5. На основе полученных пленок ОУНТ с заданными свойствами созданы прозрачные электроды для гибкой и эластичной электроники (поверхностное сопротивление 20 Ом/□ при T=90%), полевой транзистор (мобильность носителей заряда не менее 1000 см^2В^-1с^-1 и отношения токов не менее 10^6). Необходимо отметить, что разработка данной тематики основана на междисциплинарных инновационно-ориентированных научных исследованиях и связана с различными аспектами химии, физики, материаловедения и технологии получения ОУНТ. Методически предполагается проводить тщательный инструментальный анализ с использованием наиболее современных методов для важнейших объектов на каждой стадии их получения; предлагаемые методы и подходы не будут уступать мировому уровню исследований, а ряд из них будет принципиально новым в данной области, что позволит публиковать результаты проекта в зарубежных периодических изданиях с высоким импакт фактором, а также создать конкурентоспособную на мировом уровне технологию масштабируемого получения пленок ОУНТ с заданными характеристиками.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В ходе первого года реализации проекта «Создание прозрачных, проводящих, гибких и эластичных пленок нового поколения на основе однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ), синтезированных аэрозольным методом химического осаждения из газовой фазы», рассчитанного на 2017-2019 годы, заявленный объем работ был выполнен полностью. В результате исследований было достигнуто рекордное на сегодняшний день значение эквивалентного поверхностного сопротивления (для прозрачности 90% при 550 нм) для пленок углеродных нанотрубок 40 Ом/квадрат, что подтверждает перспективность данного материала для использования в гибкой и прозрачной электронике. Также в 2017 году были достигнуты следующие результаты: 1. Спроектирован и запущен реактор аэрозольного синтеза ОУНТ с искровым испарением металлического катализатора. В процессе синтеза испаряемый с поверхности электрода разрядом металлический катализатор с помощью инертного газа (N2) доставляется в реакционную зону, где смешивается с источником углерода (СО) и активатором (СО2). На выходе из реактора аэрозоль углеродных нанотрубок продувается сквозь нитроцеллюлозный фильтр, на котором осаждается пленка ОУНТ. Пленка может быть впоследствии перенесена методом сухого переноса на практически любую подложку вследствие низкой адгезии трубок к фильтру. Подобная организация процесса позволяет путем варьирования состава и размера частиц катализатора, а также состава газов изменять диаметр и хиральность, и, следовательно, оптоэлектрические свойства получаемых нанотрубок. С использованием комплексного набора физико-химических методов (дифференциальный анализатор подвижности, спектроскопия поглощения в ультрафиолетовом-видимом-инфракрасном диапазоне, спектроскопия комбинационного рассеяния, атомно-силовая микроскопия, просвечивающая и растровая электронная микроскопия) была продемонстрирована возможность вариации свойств индивидуальных нанотрубок в широком диапазоне путем изменения состава газовой смеси и реакционных условий. Показана возможность простого получения каталитических частиц заданного состава путем изменения химической композиции электрода. Продемонстрировано сохранение набора доступных хиральностей, но изменение их относительного содержания при вариации состава катализатора. Выявлено влияние химического состава катализатора на распределение ОУНТ по хиральности. Получено неравновесное распределение трубок в образцах пленок (относительно равновесного геометрического распределения металлических и полупроводниковых нанотрубок), полученных аэрозольным синтезом, измеренное как методом атомно-силовой микроскопии с проводящим зондом, так и на основании соотношения площадей соответствующих пиков в оптических спектрах поглощения пленок ОУНТ. 2. В рамках проекта исследовалась возможность контроля взаимной ориентации нанотрубок путем термофореза – осаждения аэрозоля в поле градиента температур. Для этой цели была разработана и сделана термофоретическая ячейка, состоящая из горячей зоны, температура которой регулировалась путем резистивного нагрева спирали, и холодной зоны, температура которой поддерживалась циркуляцией воды с заданной температурой, и кварцевой подложки, на которую происходило осаждение нанотрубок. С целью оптимизации работы термофоретической ячейки была проведена оценка эффективности осаждения частиц из потока аэрозоля с помощью моделирования. Изучено влияние градиента температуры и скорости потока аэрозоля на степень осаждения частиц. Анализ морфологии полученных пленок ОУНТ методами растровой электронной микроскопии и оптической поляризации позволяет судить о принципиальном наличии эффекта ориентации индивидуальных ОУНТ при осаждении в градиенте температур, направленном перпендикулярно потоку аэрозоля, хотя степень поляризации образцов относительно невысока – порядка 1.2%. Тем не менее, по итогам работ выявлены недостатки существующих теоретических моделей, описывающих термофоретическое осаждение аэрозолей, возникающие при их приложении к однослойным углеродным нанотрубкам, а также предложены принципиальные подходы, которые могут значительным образом увеличить ориентированность индивидуальных пленок нанотрубок в пленке. Имплементация указанных подходов планируется в течение второго года реализации проекта. Кроме того, была показана принципиальная возможность получения ориентированных пленок ОУНТ на нитроцеллюлозном фильтре при использовании фильтров с неоднородным распределением пор. Для этой цели была измерена степень поляризации нитроцеллюлозного фильтра и пленок ОУНТ, перенесенных с этого фильтра на прозрачную подложку. Было выявлено, что неоднородность фильтра влияет на ориентирование осаждаемых ОУНТ и направление поляризации трубок совпадает с направлением поляризации пор фильтра. Соответствующее значение степени поляризации для фильтра составило 3%, для пленки нанотрубок – 2.3%. 3. В рамках проекта был опробован широкий ряд органических и неорганических соединений с различной концентрацией и в различных растворителях для адсорбционного легирования внешней поверхности ОУНТ в целях изменения оптоэлектрических свойств пленок для повышения качества прозрачных проводящих электродов на основе пленок ОУНТ. Качество, в свою очередь, характеризуется таким параметром, как эквивалентное поверхностное сопротивление (поверхностное сопротивление пленки с прозрачностью 90% на длине волны 550 нм). В результате исследований был достигнуто рекордное значение эквивалентного поверхностного сопротивления для углеродных нанотрубок 40 Ом/квадрат. Было показано, что наивысшее качество прозрачных электродов на основе ОУНТ достигается при использовании HAuCl4 в качестве легирующего агента. Также была показана принципиальная возможность селективного по хиральности изменения свойств ОУНТ в процессе легирования. 4. Исследован процесс жидкофазного удаления остатков катализатора из ОУНТ для увеличения прозрачности пленок ОУНТ. Процесс был разделен на два этапа: открытие трубок путем нагревания для освобождения и окисления наночастиц железного катализатора и последующее удаление/растворение частиц катализатора. Были подробно изучены все процессы, происходящие при отжиге пленок в разных диапазонах температур и выбран оптимальный диапазон (от 200 до 350°С) для достижения наиболее полного удаления катализатора при условии сохранения структуры трубок. Показано, что при последовательной обработке раствором 30% перекиси водорода и соляной кислотой достигается увеличение прозрачности пленок на 9%, а данные рентгеноспектрального анализа показали, что данная обработка позволяет полностью удалить железо из пленок ОУНТ. Полученные в рамках первого года реализации проекта результаты в полной мере соотносятся с календарным планом заявки и позволяют утверждать, что работы, заявленные на 2018 год, будут выполнены в полном объеме и в срок.

 

Публикации

1. Варежников А.С., Федоров Ф.С., Бурмистров И.Н., Плугин И.А., Зоммер М., Лашков А.В., Гороховский А.В., Насибулин А.А. Кузнецов Д.В., Горшенков М.В., Сысоев В.В. The Room-Temperature Chemiresistive Properties of Potassium Titanate Whiskers versus Organic Vapors Nanomaterials, - (год публикации - 2017).

2. Жукова Е.С., Гребенко А.К., Бубис А.В., Прохоров А.С., Белянчиков М.А., Цапенко А.П., Гильштейн Е.П., Копылова Д.С., Гладуш Ю.Г., Анисимов А.С., Анзин В.Б., Насибулин А.Г., Горшунов В.П. Terahertz-infrared electrodynamics of single-wall carbon nanotube films Nanotechnology, 28, 44, 445204 (год публикации - 2017).

3. Карлсен П., Шуба М.В., Бекерлег С., Юко Д.И., Кужир П.П., Максименко С.А., Ксеневич В., Виет Хо, Насибулин А.Г., Тенне Р., Гендри Е. Influence of nanotube length and density on the plasmonic terahertz response of single-walled carbon nanotubes Journal of Physics D: Applied Physics, 51,1 (год публикации - 2017).


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В ходе второго года реализации проекта «Создание прозрачных, проводящих, гибких и эластичных пленок нового поколения на основе однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ), синтезированных аэрозольным методом химического осаждения из газовой фазы», рассчитанного на 2017-2019 годы, заявленный объем работ был выполнен полностью. В результате исследований было достигнуто рекордное на сегодняшний день значение эквивалентного поверхностного сопротивления для пленок углеродных нанотрубок 30.1±3.5 Ом/квадрат при прозрачности 90% на длине волны 550 нм. Кроме того, на основе ОУНТ изготовлены транзисторы с отношением токов включения/выключения 10^6 и подвижностью носителей заряда 205 см^2/(В с), что соответствует наилучшим на сегодняшний день мировым показателям для подобных устройств. Также в 2018 году были достигнуты следующие результаты: 1. Показано, что в процессе аэрозольного синтеза ОУНТ из частиц, полученных искровым разрядом, введение в железные электроды титана в качестве тугоплавкой примеси не приводит к «запрету» определенных хиральностей. 2. Впервые показана возможность быстрого и одностадийного, происходящего в аэрозольной среде, непрерывного процесса селективного окисления нанотрубок, приводящее к получению тонких пленок, обогащенных полупроводниковыми трубками. Важной особенностью полученного процесса является крайне малые времена выработки порядка 1-15 секунд, что позволяет использовать установки относительно малых размеров. 3. Сравнение различных методов нанесения легирующего агента на пленки ОУНТ показало, что наибольший вклад в падение сопротивления пленок наблюдается при использовании аэрозольного подхода и метода окунания, при этом использование одного из наиболее широко распространённого метода для нанесения покрытий – раскручивания подложки - не позволяет приблизится к показателям как аэрозольного нанесения, так и контролируемого окунания в раствор. Наилучший результат был получен при использовании окунания подложки в 30 mM спиртовой раствор HAuCl4 – 45 Ом/□. Оба подхода показали свою высокую эффективность. 4. Для получения рекордных показателей эквивалентного поверхностного сопротивления трубок были применены методики предварительного нагрева, позволяющие легировать не только внешнюю, но и внутреннюю поверхность трубок. В результате, наибольшее падение эквивалентного поверхностного сопротивления составило 30.1±3.5 Ом/ кв при нагреве 400 оС. Факт заполнения внутренней полости трубок золотом подтверждается снимками ПЭМ. 5. Использование метода резистивного отжига пленок нанотрубок в вакууме позволило добиться полного испарения металлического катализатора, что позволяет значительно улучшить оптические показатели прозрачности пленок ОУНТ при сохранении бездефектности трубок и, следовательно, их высокой проводимости. 6. Развиты подходы по созданию анизотропных пленок ОУНТ с помощью осаждения в термофоретической ячейке, в которой трубки ориентируются в потоке в поле градиента температур. Показано, что увеличение скорости потока позволяет значительным образом повысить степень ориентированности. Было получено значение степени оптической поляризации равным 18% на толстых пленках, в то время как использование термофореза позволяет получать прозрачные электроды с большими значениями степени поляризации при высокой прозрачности (9% при 90% пропускании). 7. С помощью метода оптической литографии был изготовлен массив полевых транзисторов на основе разреженной пленки ОУНТ на кремниевой подложке. По результатам характеризации было достигнуто отношение токов включения и выключения 10^6 раз, при подвижности носителей 205 см^2/В с. При этом максимальное значение мобильности, наблюдаемой среди всех устройств составило порядка 1000 см^2/В с. 8. Был произведен сравнительный анализ полимеров, который позволил подобрать наиболее быстрый и неразрушающий способ переноса графена с медной подложки на поверхность пленок ОУНТ для защиты последних от деградации с использованием ацетилцеллюлозных пленок. 9. По результатам работы было опубликовано 6 статей рецензируемых в WoS и Scopus, а также 16 докладов на российских и международных конференциях, в том числе 8 пленарных, приглашённых и устных докладов.

 

Публикации

1. Алиев A.E., Кодолуто Д., Боман Р.Х., Овале-Роблес Р., Иноу K., Романов С.А., Насибулин А.Г., Кумар П., Прия С., Майо Н.К., Блоттман Дж.Б. Thermoacoustic Sound Projector: Exceeding the Fundamental Efficiency of Carbon Nanotubes Nanotechnology, 29, 32, 325704 (год публикации - 2018).

2. Афиногенов Б.И., Копылова Д.С., Абрашитова К.А., Бесссонов В.О., Анисимов А.С., Дьяков С.А., Гиппиус Н.А., Гладуша Ю.Г., Федянин А.А.б Насибулин А.Г. Midinfrared Surface Plasmons in Carbon Nanotube Plasmonic Metasurface Physical Review Applied, 9, 024027 (год публикации - 2018).

3. Гильштейн Е.П., Лин С., Кондрашов В.А., Копылова Д.С., Цапенко А.П., Анисимов А.С., Харт А.Дж., Дзао К., Насибулин А.Г. A One-Step Method of Hydrogel Modification by Single-Walled Carbon Nanotubes for Highly Stretchable and Transparent Electronics ACS Applied Materials & Interfaces, 10, 33, 28069-28075 (год публикации - 2018).

4. Копылова Д.С., Федоров Ф.С., Алексеева А.А., Гильштейн Е.П., Цапенко А.П., Бубис А.В., Гребенко А.К., Попов З.И., Сорокин П.Б., Гладуш Ю.Г., Анисимов А.С., Насибулин А.Г. Holey single-walled carbon nanotubes for ultra-fast broadband bolometers Nanoscale, 10, 18665-18671 (год публикации - 2018).

5. Цапенко А.П., Гольдт А.Е., Шульга Е., Попов З.И., Маслаков К.И., Анисимов А.С., Сорокин П.Б., Насибулин А.Г. Highly conductive and transparent films of HAuCl4-doped single-walled carbon nanotubes for flexible applications Carbon, 130, 448-457 (год публикации - 2018).

6. Яковлев В.Я., Склюева Ю.А., Федоров Ф.С., Рупасов Д.П., Кондрашев В.А., Гребенко А.К., Михеев К.Г., Гильмутдинов Ф.З., Анисимов А.С., Михеев Г.М., Насибулин А.Г. Improvement of optoelectronic properties of single-walled carbon nanotube films by laser treatment Diamond & Related Materials, 88, 144-150 (год публикации - 2018).


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
По итогам реализации проекта третьего года «Создание прозрачных, проводящих, гибких и эластичных пленок нового поколения на основе однослойных углеродных нанотрубок синтезированных аэрозольным методом химического осаждения из газовой фазы» все ключевые показатели, обозначенные как в заявке 2016 года, так и в отчете за второй год исполнения гранта, выполнены. В рамках направления исследований «Создание проводящих пленок однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ) с распределением по хиральности, отличным от равновесного» в ходе реализации проекта были: 1. Показана необходимость и впервые предложены подходы по получению каталитических частиц с монодисперсными распределениями по составу (кластерный подход; Co2Mo2O2(acac)2(OMe)10) и размеру (путем предварительной зарядки и деления полидисперсного аэрозоля дифференциальным анализатором подвижности). 2. Впервые показана возможность использования методов машинного обучения для предсказания результатов синтеза (на примере искусственных нейронных сетей) и улучшенной оптимизации (на примере метода опорных векторов) условий роста однослойных углеродных нанотрубок; использование методов машинного обучения позволило не только наработать репрезентативные наборы образцов ОУНТ с контролируемым распределением по хиральности, но и улучшить основной показатель тонких прозрачных электродов на основе пленок ОУНТ – значение эквивалентного поверхностного сопротивления (сопротивления пленки при 90% пропускании видимого света (550 нм)) до 39 Ω/□. 3. Обнаружена и исследована фотоиндуцированная адсорбция монооксида азота на поверхность ОУНТ, приводящая к ухудшению эксплуатационных характеристик тонких прозрачных электродов на их основе В части проведения работ по улучшению проводимости пленок ОУНТ было достигнуто рекордное значение эквивалентного поверхностного сопротивления - 17 Ом/□, которое превышает показатели, заявленные в проекте (20 Ом/□), путем использования «рационального дизайна». Данный результат был бы невозможен без систематического исследования, как различных легирующих соединений, так и подбора подходов по их нанесению: 1. Использование широкого спектра легирующих агентов, на основе как органических, так и неорганических соединений, позволили найти оптимальное соединение - тетрахлороаурат (III) водорода, для создания прозрачных проводящих электродов на основе пленок ОУНТ высокого качества. 2. Применение дополнительной термообработки пленок ОУНТ позволило увеличить емкость легирования за счет легирования не только внешней, но и внутренней поверхности нанотрубок. В результате, наибольшее падение эквивалентного поверхностного сопротивления составило 30±4 Ом/□ при нагреве 400 оС. Дополнительно был проведен систематический анализ различных методов нанесения легирующего слоя на поверхность пленки ОУНТ. Было показано, что наибольший вклад в падение сопротивления пленок наблюдается при использовании аэрозольного подхода и метода погружения (Dip-coating), при этом использование одного из стандартных методов нанесения покрытий – раскручивание подложки (spin coating), не позволяет приблизится к показателям, полученным как для аэрозольного нанесения, так и для контролируемого погружения подложки в раствор. Наилучший результат был получен при использовании метода погружения подложки в 30 mM спиртовой раствор HAuCl4 – 36 Ом/□, тогда как аэрозольный подход позволяет шаг за шагом тонко контролировать изменения, происходящие в процессе легирования пленок. Также в ходе реализации проекта была развита оригинальная методика газофазного удаления остатки катализатора путем индуцированного резистивным нагревом испарения железа в вакууме позволила с одной стороны полностью удалить металлы из объема пленки ОУНТ, но привело к увеличенной дефектности пленок и, как следствие, сниженной проводимости с другой. В рамках направления исследований «создание полевых транзисторов на основе ОУНТ» 1. Развита новая технология простого получения массивов транзисторов на подложке с высокой степенью гомогенности распределения; развитая технология является улучшенной адаптацией классического метода «сухого переноса» тонких пленок ОУНТ. С помощью предложенной технологии было изготовлено и измерено более чем 2500 транзисторов, характеризующихся низкой дисперсией свойств. 2. Созданы и охарактеризованы полевые транзисторы на основе ОУНТ с характеристиками (Ion/Ioff ~4∙106, μ ~ 1500 см2/В∙с), превышающими заявленные (подвижность носителей заряда 1000 см2/В∙с, с отношение токов включения/выключения 106).

 

Публикации

1. Алексей П. Цапенко, Степан А. Романов, Дарья А. Сатко, Дмитрий В. Красников, Прамод М. Раджанна, Мати Данильсон, Ольга Волобужева, Антон С. Анисимов, Анастасия Э. Гольдт, Альберт Г. Насибулин Aerosol-Assisted Fine-Tuning of Optoelectrical Properties of SWCNT Films The Journal of Physical Chemistry Letters, 10, 14, 3961 (год публикации - 2019).

2. Арам А. Мкртчян, Юрий Г. Гладуш, Диана Галиахметова, Всеволод Яковлев, Вадим Т. Ахтямов, Альберт Г. Насибулин Dry-transfer technique for polymer-free single-walled carbon nanotube saturable absorber on a side polished fiber Optical Materials Express, 9, 4, 1551 (год публикации - 2019).

3. В.М.Губарев, В.Ю.Яковлев, М.Г.Серцу, О.Ф.Якушев, В.М.Кривцуне, Ю.Г.Гладуш, И.А.Останин, А.Соколов, Ф.Шеферс, В.В.Медведев, А.Г.Насибулин Single-walled carbon nanotube membranes for optical applications in the extreme ultraviolet range Carbon, 155, 734 (год публикации - 2019).

4. Всеволод Я. Яковлев, Дмитрий В. Красников, Эльдар М. Хабушев, Алена А. Алексеева, Артем К. Гребенко, Алексей П. Цапенко, Борис Ю. Забелич, Юлия В. Колодяжная, Альберт Г. Насибулин Fine-tuning of spark-discharge aerosol CVD reactor for single-walled carbon nanotube growth: The role of ex situ nucleation Chemical Engineering Journal, 123073 (год публикации - 2019).

5. Всеволод Я. Яковлев, Дмитрий В. Красников, Эльдар М. Хабушев, Юлия В. Колодяжная, Альберт Г. Насибулин Artificial neural network for predictive synthesis of single-walled carbon nanotubes by aerosol CVD method Carbon, 153, 100 (год публикации - 2019).

6. Дарья Шатько, Ахмад Р. Т. Нуграха, М. Шуфи Ухтары, Дарья Копылова, Альберт Г. Насибулин, Рийчиро Сайто Intersubband plasmon excitations in doped carbon nanotubes PHYSICAL REVIEW B, 99, 075403 (год публикации - 2019).

7. Дарья Шатько, Дарья С. Копылова, Федор С. Федоров, Таня Каллио, Риичиро Сайто, Альберт Г. Насибулин Intersubband plasmon observation in electrochemically gated carbon nanotube films ACS Applied Electronic Materials, - (год публикации - 2019).

8. Дмитрий В. Красников, Борис Ю. Забелич, Всеволод Я. Яковлев, Алексей П. Цапенко, Степан А. Романов, Алена A. Алексеева, Артем К. Гребенко, Альберт Г. Насибулин A spark discharge generator for scalable aerosol CVD synthesis of single-walled carbon nanotubes with tailored characteristics Chemical Engineering Journal, 372, 2019 (год публикации - 2019).

9. Евгения П. Гильштейн, Степан А. Романов, Дарья С. Копылова, Георгий В. Савостьянов, Антон С. Анисимов, Ольга Е. Глухова, Альберт Г. Насибулин Mechanically Tunable Single-Walled Carbon Nanotube Films as a Universal Material for Transparent and Stretchable Electronics ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, 11, 30, 27327 (год публикации - 2019).

10. Мария А. Жиляева, Евгений В. Шульга, Сергей Д. Шандаков, Иван В. Сергеевич, Евгения П. Гильштейн, Антон С. Анисимов, Альберт Г. Насибулин A novel straightforward wet pulling technique to fabricate carbon nanotube fibers Carbon, 150, 69 (год публикации - 2019).

11. Мария Г. Бурданова, Алексей П. Цапенко, Дарья А. Сатко, Реза Каштибан, Коннор Д. В. Мосли, Маурицио Монти, Майкл Станифорт, Джереми Слоун, Юрий Г. Гладуш, Альберт Г. Насибулин, Джеймс Ллойд-Хьюз Giant Negative Terahertz Photoconductivity in Controllably Doped Carbon Nanotube Networks ACS Photonics, 6, 4, 1058 (год публикации - 2019).

12. Орыся Заремба, Анастасия Гольдт, Мария Рамирес-Моралес, Эльдар М. Хабушев, Евгений Шульга, Тимофей Еремин, Татьяна Приказчикова, Антон Орехов, Артем Гребенко, Тимофей С. Зацепин, Елена Д. Образцова, Альберт Г. Насибулин Robust technique for dispersion of single-walled carbon nanotubes in aqueous solutions with tRNA Carbon, 151, 175 (год публикации - 2019).

13. Полина М. Калачикова, Анастасия Э. Гольдт, Эльдар М. Хабушев, Тимофей В. Еремин, Константин Б. Устинович, Артем Гребенко, Ольга О. Паренаго, Тимофей С. Зацепин, Олег И. Покровский, Елена Д. Образцова, Альберт Г. Насибулин Direct injection of SWCNTs into liquid after supercritical nitrogen treatment Carbon, 152, 66 (год публикации - 2019).

14. Прамод М. Раджанна, Хосни Меддеб, Олег Сергеев, Алексей П. Цапенко, Сергей Березнев, Мартин Вехсе, Ольга Волобуева, Мати Данильсон. Питер Д. Лунд, Альберт Г. Насибулин Rational design of highly efficient flexible and transparent p-type composite electrode based on single-walled carbon nanotubes Nano Energy, 104183 (год публикации - 2019).

15. Степан А. Романов, Али Е. Алиев, Борис В. Файн, Антон С. Анисимов, Альберт Г. Насибулин Highly efficient thermophones based on freestanding single-walled carbon nanotube films NANOSCALE HORIZONS, 4, 1158 (год публикации - 2019).

16. Эльдар М. Хабушев, Дмитрий В. Красников, Орися Т. Заремба, Алексей П. Цапенко, Анастасия Э. Гольдт, Альберт Г. Насибулин Machine Learning for Tailoring Optoelectronic Properties of Single-Walled Carbon Nanotube Films JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS, 10, 21, 6962 (год публикации - 2019).

17. Юрий Гладуш, Арам А. Мкртчян, Дарья С. Копылова, Алексей Иваненко, Борис Нюшков, Сергей Кобцев, Алексей Кохановский, Александр Хегай, Михаил Мелкумов, Мария Бурданова, Майкл Станифорт, Джеймс Ллойд-Хьюз, Альберт Г. Насибулин Ionic Liquid Gated Carbon Nanotube Saturable Absorber for Switchable Pulse Generation Nano Letters, 19, 9, 5836 (год публикации - 2019).