中國粉體網  半導體型單壁碳納米管（s-SWNTs）具有獨特的電學、力學和光學特性，被認為是最有希望取代硅延續(xù)摩爾定律的半導體材料之一。但是，目前通過常規(guī)制備手段所制備的SWNTs均是不同導電屬性的SWNTs混合物，極大地阻礙了其優(yōu)異電子性能的發(fā)揮及在諸多高端科技領域里的潛在應用。因此，如何有效地獲得高純度、高質量的s-SWNTs是實現其在電子及光電器件等領域應用的前提。

中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所先進材料部李清文團隊自2008年以來一直開展碳納米管在水相和有機相中的宏量分離及應用研究。在水相研究方面，研究團隊系統(tǒng)研究分散條件及凝膠結構對碳納米管分離效果的影響，開發(fā)出新的凝膠色譜分離技術，實現s-SWCNTs的快速、大規(guī)模、連續(xù)性分離，相關研究成果先后發(fā)表在J. Phys. Chem. C、Carbon 等多個國內外期刊上。

近期，研究團隊通過研究共軛聚合物的結構對大管徑半導體碳納米管的選擇性影響，先后設計了含有大環(huán)共軛平面的芳香聚合物PFPXX、咔唑類共軛聚合物系列分子，實現了批量化、高純度半導體單壁碳納米管溶液的獲得（純度>99.9%，產率500 g/h）。最新研究成果分別發(fā)表在Chem. Comm. 2013,49(89),10492-10494和Small, DOI: 10.1002/smll.201600398上(圖1)。此外，研究團隊在國際上首次利用共軛小分子4HP實現高純度半導體性碳納米管的高效分離，并且這種共軛小分子具有光降解性，可用于制備表面“干凈”的碳管薄膜（圖2）。相關研究成果最近被Carbon 期刊接收。

在應用方面，研究團隊利用高純度半導體單壁碳納米管溶液制備出大面積晶體管器件陣列，在均勻性和一致性等關鍵指標上表現優(yōu)異，平均開關比為106，遷移率達到67.5 cm2/Vs（圖3）。研究團隊與北京大學教授彭練矛課題組開展了深入的合作，共同實現了基于半導體型碳納米管的集成電路和顯示器背板驅動的開發(fā)，取得了突出成果。

該系列工作獲得了國家“973”計劃納米重點專項（2011CB932600）、國家自然科學基金（61274130, 21373262，21073223，20903069，21104091）、中科院及蘇州納米所的大力支持。

圖1 三種系列共軛聚合物分子結構及分離碳管效果圖 

圖2 (a) 超高純度s-SWCNT的納米器件性能和（b）4HP的光降解性質

圖3 高純度半導體單壁碳納米管在大面積薄膜器件中的應用