สมบัติทางไฟฟ้าและการปลดปล่อยอิเล็กตรอนภายใต้สนามของท่อนาโนคาร์บอนที่เจือด้วยไนโตรเจนที่มีการเรียงตัวในแนวตั้ง

Abstract

ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลของการเจือไนโตรเจนที่มีต่อโครงสร้างรูปร่าง สมบัติทางไฟฟ้าและการปลดปล่อยอิเล็กตรอนของท่อนาโนคาร์บอนที่สังเคราะห์ลงบนวัสดุรองรับซิลิกอนด้วยวิธีตกเคลือบไอระเหยทางเคมีที่อุณหภูมิในการสังเคราะห์ 900 องศาเซลเซียส โดยใช้สร้างตั้งต้นเฟอร์โรซีนกับอิมิดาโซลเป็นแหล่งกำเนิดคาร์บอนและไนโตรเจน จากผลของภาพถ่ายจากกล้อง จุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) พบว่า ทุกตัวอย่างที่สังเคราะห์ได้ท่อนาโนคาร์บอนมีการเรียงตัวในแนวตั้งกับวัสดุรองรับและมีความสูงของท่อเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มปริมาณของสารตั้งต้นอิมิดาโซลโดยผลของโครงสร้างภายในจากภาพถ่ายจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) แสดงให้เห็นว่า การเจืออะตอมไนโตรเจนเข้าไปในท่อนาโนคาร์บอนมีผลทำ ให้โครงสร้างภายในท่อมีลักษณะโครงสร้างแบบปล้องไผ่และมีผนังท่อที่บางเมื่อเทียบท่อนาโนคาร์บอนที่ไม่ถูกเจือด้วยไนโตรเจน จากการศึกษาองค์ประกอบของธาตุภายในท่อนาโนคาร์บอนด้วยเอกซ์เรย์โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโตรสโคปี (XPS) พบว่า ท่อนาโนคาร์บอนถูกเจือด้วยความ เข้มข้นเชิงอะตอมของไนโตรเจนสูงสุดอยู่ที่ 4.06 % การเปลี่ยนแปลงของความต้านทานทางไฟฟ้ากังฟังก์ชันของอุณหภูมิของท่อนาโนคาร์บอนที่ถูกเจือด้วยไนโตรเจน จากผลการทดลองการลดลงของความต้านทานเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น แสดงให้เห็นว่า เกิดจากสมบัติการเป็นสารกึ่งตัวนำที่เกิดขึ้นในตัวอย่างจากการศึกษาการ ปลดปล่อยอิเล็กตรอนภายใต้สนามไฟฟ้านั้น ผลของการเจือไนโตรเจนทำให้ท่อนาโนคาร์บอนมีการปลดปล่อยอิเล็กตรอนภายใต้สนามไฟฟ้าที่ดีขึ้น โดยมีค่าสนามไฟฟ้าที่ทำให้อิเล็กตรอนหลุดที่ต่ำลงและผลของการเจือไนโตรเจนยังทำให้ค่าฟังก์ชัน งาน (𝜙) มีค่าที่ลดลง