Theory and Spectroscopy of Nitrogen-Doped Vertically-Aligned Multi-Walled Carbon Nanotubes

Abstract

Los nanotubos de carbono (CNT) son uno de los campos de investigación más activamente estudiados debido a sus excelentes propiedades mecánicas, térmicas, ópticas y eléctricas. La modificación de la estructura cristalina de los CNT mediante la colocación de defectos o átomos extraños en su red hexagonal es un método efectivo para ajustar sus propiedades eléctricas y mecánicas. Se ha demostrado que la adición de nitrógeno, que contiene un electrón adicional en comparación con el carbono, produce nuevas propiedades eléctricas y mecánicas dentro de los CNT. En los últimos años, ha habido un gran interés en los nanotubos de carbono alineados verticalmente (v-CNT) como un medio para inducir emisión de campo y como un material para dispositivos microelectrónicos de vacío. El cultivo de nanotubos de carbono sobre una gran superficie conductora es esencial para obtener la emisión uniforme necesaria para los dispositivos nanoelectrónicos de vacío. Es aún más importante mejorar las propiedades electrónicas de esos v-CNT ajustando sus propiedades electrónicas mediante dopaje como se muestra en el caso de los CNT dopadas con N. Este proyecto se centra en analizar el injerto de átomos de nitrógeno mediante irradiación iónica en las puntas de los nanotubos de carbono alineados verticalmente sintetizados por deposición de vapor químico catalítico (CCVD). Para el injerto estudiamos la dependencia de los voltajes de aceleración entre 0.5 y 4.0 kV. Hemos realizado una teoría de densidad funcional combinada (DFT) y un estudio de espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) para caracterizar sistemáticamente la influencia del N-doping en la estructura química y electrónica local de los CNT.