硫改性多壁碳纳米管中的忆阻迟滞现象以及由堆垛缺陷引起的半导体到金属的转变

《Journal of Materials Chemistry C》：Memristive hysteresis and stacking-fault-induced semiconductor to metal transition in sulfur-modified multiwall carbon nanotubes

硫掺杂多壁碳纳米管诱导堆叠缺陷，通过AFM和HRTEM证实其存在半导体-金属转变及类金属/ granular超导特性，比较发现涡轮结构碳纳米洋葱与高度结晶CNTs中石墨相差异导致竞争性半导体与金属行为共存，伴随阻变特性。

　　

最近在单层和多层石墨烯系统中发现的超导现象引起了广泛关注。据报道，热解石墨中也存在超导现象，在这种石墨中，与窄带隙半导体Bernal（ABA）相一起，堆垛缺陷起着关键作用，这些堆垛缺陷表现为类金属或颗粒状超导区域。在这里，我们研究了通过用少量硫进行退火处理在多壁碳纳米管（CNTs）中形成的堆垛缺陷的电流与电压特性。通过结合使用原子力显微镜（AFM）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM），我们发现了半导体和金属成分的共存现象，并观察到在堆垛缺陷区域发生了从半导体到金属的局部转变。在CNT结构中观察到的这种转变归因于硫对石墨堆垛顺序的局部修饰以及CNT壁的部分非晶化，从而导致CNT的局部结构崩塌。对高度结晶的石墨多壁CNTs和具有层状结构（turbostratic structure）的多层碳纳米洋葱（multilayered carbon nano-onions）进行的比较研究揭示了Bernal相和层状石墨相之间的重要相互作用。这表现为半导体和金属行为的竞争性共存，同时伴随着观察到的忆阻特性。