杨权 马立† 耿松超 林旖旎 陈涛 孙立宁

1) (上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200072)

2) (苏州大学机器人与微系统研究中心, 苏州 215021)

碳纳米管与金属表面间的界面接触行为对碳基电子器件的性能研究具有重要意义.本文利用分子动力学模拟方法研究了端部开口和闭口的多壁碳纳米管与金属表面间的界面接触构型和粘着强度.模拟结果表明, 多壁碳纳米管在金属表面上的位置和形状变化是因为减少的范德瓦耳斯能转变成碳纳米管的内能; 多壁碳纳米管与金属表面的结合能为负值, 表明两者存在粘着作用; 多壁碳纳米管水平地接触金属表面时的粘着强度受初始间距、接触长度和金属种类影响, 即范德瓦耳斯能作用的初始间距阈值约为1 nm且最终平衡状态时的两者间距约为0.3 nm; 随着两者接触长度增加, 粘着强度增大, 铂与碳纳米管的粘着强度比钨和铝的大; 端部开口和闭口的碳纳米管与金属表面垂直接触时的粘着强度都比水平接触时的小, 两端开口的碳纳米管在金属表面上发生径向压缩变形, 最终形成带状结构; 而两端封闭的碳纳米管在金属表面上发生轴向压缩变形; 在碳纳米管场效应晶体管中, 两端开口的多壁碳纳米管与单壁碳纳米管一样变形成带状结构, 并且各个管壁之间以及最外层管壁与金属电极之间的间距相当, 该原子尺度的间距(约0.34 nm)保证电子从金属隧穿到最外层管壁, 并在内层管壁之间径……