多壁碳纳米管的热学与电学性质

本论文实验研究了通过烃类热分解制备的取向多壁碳纳米管 (MWNTs) 的热学和电学性质。论文共六章。第 1 章为引言。第 2 章描述了样品制备与表征。第 3 章利用自加热 3-Omega 法测量了 MWNTs 的比热、热扩散率和热导率。直径为 20-40 nm 的 MWNTs 在 10-300 K 温度范围内表现出线性比热，表明 MWNTs 中的层间耦合相较于石墨较弱。热导率在约 120K 处从线性温度依赖关系转变为平方律依赖关系，其室温幅值较低，可能源于结构缺陷。第 4 章测量了 MWNTs 与普通金属之间结的四线隧穿谱。MWNTs 中的库仑相互作用导致了隧穿态密度在零偏压处的强烈抑制，该现象可用环境量子涨落理论进行数值拟合。在低温下，观察到零偏压附近存在不对称电导异常，被解释为强隧穿机制下的 Fano 共振。第 5 章测量了 MWNTs 的热电势 (TEP) 和纵向磁阻 (MR)。发现具有类金属线性温度依赖关系的适度正 TEP，表明金属性 MWNTs 中的电子 - 空穴对称性被破坏。当施加纵向磁场时，在 20 mK 下观察到 MR 中的周期性振荡。若仅最外层石墨烯壁对电导有贡献，振荡周期与 Altshuler-Aronov-Spivak (AAS) 效应的 h/2e 周期吻合良好，明确指示了低温下的量子干涉效应。第 6 章总结了主要结论。