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碳纳米管场效应晶体管示意图与单根氮掺杂碳纳米管器件的扫描电子显微镜图象
在国家自然科学基金委、科技部、中科院的大力支持下，化学所有机固体院重点实验室刘云圻研究员和朱道本院士等在基于碳纳米管的场效应晶体管研究领域取得新进展，有关研究成果发表在近期的 J. Am. Chem. Soc. (2005, Vol. 127, No. 24, p.8614-8627)上。
基于碳纳米管的电子器件是纳米电子学的热点研究课题之一，具有重要的科学意义和应用前景。场效应晶体管是利用改变电场来控制固体材料导电能力的有源器件，是微电子学中最重要的单元器件之一。
该研究把这种微电子学中的掺杂技术扩展到纳米电子学中。首先制备了氮掺杂的多壁碳纳米管，然后利用聚集离子束技术制备了基于单根碳纳米管的场效应晶体管。氮掺杂的碳纳米管显示n-型半导体特性，电子迁移率高达895cm2/Vs。另外他们还详细研究了碳纳米管和铂电极间的接触特性。输运实验的温度依赖性研究表明输运过程由热电子发射和通过0.2 eV肖特基接触位垒的隧穿所控制。由于一般碳纳米管均显示p-型半导体特性，该研究的成功为进一步开展碳纳米管器件化研究奠定了基础。