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碳纳米管熔接金电极的分子动力学模拟

左学云 李中秋 王伟 孟利军 张凯旺 钟建新

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碳纳米管熔接金电极的分子动力学模拟

左学云, 李中秋, 王伟, 孟利军, 张凯旺, 钟建新

Nanowelding of contact between carbon nanotubesand gold electrodes

Zuo Xue-Yun, Li Zhong-Qiu, Wang Wei, Meng Li-Jun, Zhang Kai-Wang, Zhong Jian-Xin
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  • 利用分子动力学模拟方法,研究了单壁碳纳米管与Au电极的高温熔接. 模拟结果表明,用端口吸附了Au团簇的碳纳米管在高温下能很好地与Au电极熔接. 首先将Au团簇放置于碳纳米管开口处进行高温退火,退火温度在1100 K左右,Au团簇部分Au原子进入碳纳米管管内,吸入碳纳米管中的Au原子形成壳层螺旋结构的Au纳米线,管外Au团簇呈无定形结构. 然后将吸附了Au团簇的碳纳米管与Au电极进行熔接,高温退火后,碳纳米管与Au电极表面之间形成了稳固的熔接,熔接最佳温度在800 K左右.
    We report on the results of molecular dynamics simulations of nanowelding at high temperature between the gold electrodes and single-walled carbon nanotubes (SWNTs). We find that SWNTs with gold nanoclusters absorbed on their tips can build an excellent welding contact with gold electrodes. First, gold clusters are placed on open tips of SWNTs and are annealed at 1100 K. Gold atoms enter into the SWNTs and a shell-like helical structure inside the SWNTs and an amorphous structure outside of the SWNTs. Furthermore, the SWNTs absorbed with gold cluster are then placed on surfaces of gold electrodes. After annealing at high temperature, gold atoms absorbed in the SWNTs are redistributed on the surface of the gold electrodes and form excellent welding contact with the electrodes. The best annealing temperature for welding is about 800 K.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10974166, 10774127)、教育部科技创新工程重大项目培育基金(批准号: 708068)和湖南省教育厅重点项目(批准号: 09A094)资助的课题.
    [1]

    Iijima S 1991 Nature 354 56

    [2]

    Saito R, Dresselhaus G, Dresselhaus M 1999 Physical Properties of Carbon Nanotubes (London: Imperial College Press) p2

    [3]

    Li J, Zhang Q, Peng N, Zhu Q 2005 Appl. Phys. Lett. 86 153116

    [4]

    Yu M, Lourie O, Dyer M, Moloni K, Kelly T, Ruoff R 2000 Science 287 637

    [5]

    Yu M, Dyer M, Skidmore G, Rohrs H, Lu X, Ausman K, Ehr J, Ruoff R 1999 Nanotechnology 10 244

    [6]

    Madsen D, Mlhave K, Mateiu R, Rasmussen A, Brorson M, Jacobsen C, Bggild P 2003 Nano Lett. 3 47

    [7]

    Chen C, Yan L, Kong E, Zhang Y 2006 Nanotechnology 17 2192

    [8]

    Seo D, Kim H, Ryu J, Lee H 2009 J. Phys. Chem. C 113 10416

    [9]

    Andriotis A, Menon M, Gibson H 2008 IEEE Sens. J. 8 910

    [10]

    Andriotis A, Menon M 2008 Phys. Rev. B 78 235415

    [11]

    Menon M, Andriotis A, Froudakis G 2000 Chem. Phys. Lett. 320 425

    [12]

    Zhang K W, Zhong J X 2008 Acta Phys. Sin. 57 3679 (in Chinese) [张凯旺、钟建新 2008 物理学报 57 3679]

    [13]

    Zhu Y B, Bao Z, Cai C J, Yang Y J 2009 Acta Phys. Sin. 58 7833 (in Chinese) [朱亚波、鲍 振、蔡存金、杨玉杰 2009 物理学报 58 7833]

    [14]

    Meng L J, Zhang K W, Zhong J X 2007 Acta Phys. Sin. 56 1009 (in Chinese) [孟利军、张凯旺、钟建新 2007 物理学报 56 1009]

    [15]

    Li J, Zhang K W, Meng L J, Liu W L, Zhong J X 2008 Acta Phys. Sin. 57 382 (in Chinese) [李 俊、张凯旺、孟利军、刘文亮、钟建新 2008 物理学报 57 382]

    [16]

    Bao W X, Zhu C C 2006 Acta Phys. Sin. 55 3552 (in Chinese) [保文星、朱长纯 2006 物理学报 55 3552]

    [17]

    Zhang K W, Meng L J, Li J, Liu W L, Tang Y, Zhong J X 2008 Acta Phys. Sin. 57 4347 (in Chinese) [张凯旺、孟利军、李 俊、刘文亮、唐 翌、钟建新 2008 物理学报 57 4347]

    [18]

    Chen Z H, Yu Z Y, Lu P F, Liu Y M 2009 Chin. Phys. B 18 4591

    [19]

    Gong X J, Fang H P 2008 Chin. Phys. B 17 2739

    [20]

    Li R, Hu Y Z, Wang H, Zhang Y J 2008 Chin. Phys. B 17 4253

    [21]

    Xie F, Zhu Y B, Zhang Z H, Zhang L 2008 Acta Phys. Sin. 57 5833(in Chinese) [谢 芳、朱亚波、张兆慧、张 林 2008 物理学报 57 5833]

    [22]

    Tersoff J 1988 Phys. Rev. Lett. 61 2879

    [23]

    Tersoff J 1992 Phys. Rev. B 46 15546

    [24]

    Tersoff J, Ruoff R 1994 Phys. Rev. Lett. 73 676

    [25]

    Berber S, Kwon Y, Tomanek D 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4613

    [26]

    Schelling P, Keblinski P 2003 Phys. Rev. B 68 35425

    [27]

    Cleri F, Rosato V 1993 Phys. Rev. B 48 22

    [28]

    Massobrio C, Pontikis V, Martin G 1990 Phys. Rev. B 41 10486

    [29]

    Ju S, Lin J, Lee W 2004 Nanotechnology 15 1221

    [30]

    Ju S, Weng M, Sun S, Lin J, Lee W 2007 Nanotechnology 18 205706

    [31]

    Coura P, Legoas S, Moreira A, Sato F, Rodrigues V, Dantas S, Ugarte D, Galvo D 2004 Nano Lett. 4 1187

    [32]

    Luedtke W, Landman U 1999 Phys. Rev. Lett. 82 3835

    [33]

    Arcidiacono S, Walther J, Poulikakos D, Passerone D, Koumoutsakos P 2005 Phys. Rev. Lett. 94 105502

  • [1]

    Iijima S 1991 Nature 354 56

    [2]

    Saito R, Dresselhaus G, Dresselhaus M 1999 Physical Properties of Carbon Nanotubes (London: Imperial College Press) p2

    [3]

    Li J, Zhang Q, Peng N, Zhu Q 2005 Appl. Phys. Lett. 86 153116

    [4]

    Yu M, Lourie O, Dyer M, Moloni K, Kelly T, Ruoff R 2000 Science 287 637

    [5]

    Yu M, Dyer M, Skidmore G, Rohrs H, Lu X, Ausman K, Ehr J, Ruoff R 1999 Nanotechnology 10 244

    [6]

    Madsen D, Mlhave K, Mateiu R, Rasmussen A, Brorson M, Jacobsen C, Bggild P 2003 Nano Lett. 3 47

    [7]

    Chen C, Yan L, Kong E, Zhang Y 2006 Nanotechnology 17 2192

    [8]

    Seo D, Kim H, Ryu J, Lee H 2009 J. Phys. Chem. C 113 10416

    [9]

    Andriotis A, Menon M, Gibson H 2008 IEEE Sens. J. 8 910

    [10]

    Andriotis A, Menon M 2008 Phys. Rev. B 78 235415

    [11]

    Menon M, Andriotis A, Froudakis G 2000 Chem. Phys. Lett. 320 425

    [12]

    Zhang K W, Zhong J X 2008 Acta Phys. Sin. 57 3679 (in Chinese) [张凯旺、钟建新 2008 物理学报 57 3679]

    [13]

    Zhu Y B, Bao Z, Cai C J, Yang Y J 2009 Acta Phys. Sin. 58 7833 (in Chinese) [朱亚波、鲍 振、蔡存金、杨玉杰 2009 物理学报 58 7833]

    [14]

    Meng L J, Zhang K W, Zhong J X 2007 Acta Phys. Sin. 56 1009 (in Chinese) [孟利军、张凯旺、钟建新 2007 物理学报 56 1009]

    [15]

    Li J, Zhang K W, Meng L J, Liu W L, Zhong J X 2008 Acta Phys. Sin. 57 382 (in Chinese) [李 俊、张凯旺、孟利军、刘文亮、钟建新 2008 物理学报 57 382]

    [16]

    Bao W X, Zhu C C 2006 Acta Phys. Sin. 55 3552 (in Chinese) [保文星、朱长纯 2006 物理学报 55 3552]

    [17]

    Zhang K W, Meng L J, Li J, Liu W L, Tang Y, Zhong J X 2008 Acta Phys. Sin. 57 4347 (in Chinese) [张凯旺、孟利军、李 俊、刘文亮、唐 翌、钟建新 2008 物理学报 57 4347]

    [18]

    Chen Z H, Yu Z Y, Lu P F, Liu Y M 2009 Chin. Phys. B 18 4591

    [19]

    Gong X J, Fang H P 2008 Chin. Phys. B 17 2739

    [20]

    Li R, Hu Y Z, Wang H, Zhang Y J 2008 Chin. Phys. B 17 4253

    [21]

    Xie F, Zhu Y B, Zhang Z H, Zhang L 2008 Acta Phys. Sin. 57 5833(in Chinese) [谢 芳、朱亚波、张兆慧、张 林 2008 物理学报 57 5833]

    [22]

    Tersoff J 1988 Phys. Rev. Lett. 61 2879

    [23]

    Tersoff J 1992 Phys. Rev. B 46 15546

    [24]

    Tersoff J, Ruoff R 1994 Phys. Rev. Lett. 73 676

    [25]

    Berber S, Kwon Y, Tomanek D 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4613

    [26]

    Schelling P, Keblinski P 2003 Phys. Rev. B 68 35425

    [27]

    Cleri F, Rosato V 1993 Phys. Rev. B 48 22

    [28]

    Massobrio C, Pontikis V, Martin G 1990 Phys. Rev. B 41 10486

    [29]

    Ju S, Lin J, Lee W 2004 Nanotechnology 15 1221

    [30]

    Ju S, Weng M, Sun S, Lin J, Lee W 2007 Nanotechnology 18 205706

    [31]

    Coura P, Legoas S, Moreira A, Sato F, Rodrigues V, Dantas S, Ugarte D, Galvo D 2004 Nano Lett. 4 1187

    [32]

    Luedtke W, Landman U 1999 Phys. Rev. Lett. 82 3835

    [33]

    Arcidiacono S, Walther J, Poulikakos D, Passerone D, Koumoutsakos P 2005 Phys. Rev. Lett. 94 105502

  • [1] 秦成龙, 罗祥燕, 谢泉, 吴乔丹. 碳纳米管和碳化硅纳米管热导率的分子动力学研究. 物理学报, 2022, 71(3): 030202. doi: 10.7498/aps.71.20210969
    [2] 李瑞, 密俊霞. 界面接枝羟基对碳纳米管运动和摩擦行为影响的分子动力学模拟. 物理学报, 2017, 66(4): 046101. doi: 10.7498/aps.66.046101
    [3] 李阳, 宋永顺, 黎明, 周昕. 碳纳米管中水孤立子扩散现象的模拟研究. 物理学报, 2016, 65(14): 140202. doi: 10.7498/aps.65.140202
    [4] 曹平, 罗成林, 陈贵虎, 韩典荣, 朱兴凤, 戴亚飞. 通量可控的双壁碳纳米管水分子泵. 物理学报, 2015, 64(11): 116101. doi: 10.7498/aps.64.116101
    [5] 杨成兵, 解辉, 刘朝. 锂离子进入碳纳米管端口速度的分子动力学模拟. 物理学报, 2014, 63(20): 200508. doi: 10.7498/aps.63.200508
    [6] 张然, 吕超, 肖鑫泽, 骆杨, 何艳, 徐颖. 金电极的激光组装制备研究. 物理学报, 2014, 63(7): 074205. doi: 10.7498/aps.63.074205
    [7] 焦学敬, 欧阳方平, 彭盛霖, 李建平, 段吉安, 胡友旺. 碳纳米管对接成异质结器件的计算模拟. 物理学报, 2013, 62(10): 106101. doi: 10.7498/aps.62.106101
    [8] 苏锦芳, 宋海洋, 安敏荣. 金纳米管力学性能的分子动力学模拟. 物理学报, 2013, 62(6): 063103. doi: 10.7498/aps.62.063103
    [9] 李明林, 林凡, 陈越. 碳纳米锥力学特性的分子动力学研究. 物理学报, 2013, 62(1): 016102. doi: 10.7498/aps.62.016102
    [10] 李威, 冯妍卉, 陈阳, 张欣欣. 碳纳米管中点缺陷对热导率影响的正交试验模拟分析. 物理学报, 2012, 61(13): 136102. doi: 10.7498/aps.61.136102
    [11] 彭德锋, 江五贵, 彭川. 碳纳米管从硅基板上剥离的拉伸分子动力学模拟研究. 物理学报, 2012, 61(14): 146102. doi: 10.7498/aps.61.146102
    [12] 徐葵, 王青松, 谭兵, 陈明璇, 缪灵, 江建军. 形变碳纳米管选择通过性的分子动力学研究. 物理学报, 2012, 61(9): 096101. doi: 10.7498/aps.61.096101
    [13] 张建东, 杨春, 陈元涛, 张变霞, 邵文英. 金原子掺杂的碳纳米管吸附CO气体的密度泛函理论研究. 物理学报, 2011, 60(10): 106102. doi: 10.7498/aps.60.106102
    [14] 谢 芳, 朱亚波, 张兆慧, 张 林. 碳纳米管振荡的分子动力学模拟. 物理学报, 2008, 57(9): 5833-5837. doi: 10.7498/aps.57.5833
    [15] 张凯旺, 孟利军, 李 俊, 刘文亮, 唐 翌, 钟建新. 碳纳米管内金纳米线的结构与热稳定性. 物理学报, 2008, 57(7): 4347-4355. doi: 10.7498/aps.57.4347
    [16] 李 俊, 张凯旺, 孟利军, 刘文亮, 钟建新. 碳纳米管表面金纳米颗粒的形成与结构转变. 物理学报, 2008, 57(1): 382-386. doi: 10.7498/aps.57.382
    [17] 谢根全, 夏 平. 基于微极性弹性力学的碳纳米管中波的传播特性. 物理学报, 2007, 56(12): 7070-7077. doi: 10.7498/aps.56.7070
    [18] 孟利军, 张凯旺, 钟建新. 硅纳米颗粒在碳纳米管表面生长的分子动力学模拟. 物理学报, 2007, 56(2): 1009-1013. doi: 10.7498/aps.56.1009
    [19] 保文星, 朱长纯. 碳纳米管热传导的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2006, 55(7): 3552-3557. doi: 10.7498/aps.55.3552
    [20] 李 瑞, 胡元中, 王 慧, 张宇军. 单壁碳纳米管在石墨基底上运动的分子动力学模拟. 物理学报, 2006, 55(10): 5455-5459. doi: 10.7498/aps.55.5455
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-05-16
  • 修回日期:  2010-09-30
  • 刊出日期:  2011-03-05

碳纳米管熔接金电极的分子动力学模拟

  • 1. 湘潭大学材料与光电物理学院,湘潭 411105
    基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10974166, 10774127)、教育部科技创新工程重大项目培育基金(批准号: 708068)和湖南省教育厅重点项目(批准号: 09A094)资助的课题.

摘要: 利用分子动力学模拟方法,研究了单壁碳纳米管与Au电极的高温熔接. 模拟结果表明,用端口吸附了Au团簇的碳纳米管在高温下能很好地与Au电极熔接. 首先将Au团簇放置于碳纳米管开口处进行高温退火,退火温度在1100 K左右,Au团簇部分Au原子进入碳纳米管管内,吸入碳纳米管中的Au原子形成壳层螺旋结构的Au纳米线,管外Au团簇呈无定形结构. 然后将吸附了Au团簇的碳纳米管与Au电极进行熔接,高温退火后,碳纳米管与Au电极表面之间形成了稳固的熔接,熔接最佳温度在800 K左右.

English Abstract

参考文献 (33)

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