接合的纳米结构及其方法
专利汇可以提供接合的纳米结构及其方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且使用一种或多种的各种材料和方法来接合纳米结构。与各个实施方式一致，两个或多个纳米结构在纳米结构之间的连接处接合。所述纳米结构可以在连接处 接触 或者几乎接触，且接合材料在连接处沉积并成核以将纳米结构连接在一起。在各种应用中，成核的接合材料促进了纳米结构之间的传导性（导热性和/或 导电性 ）。在一些实施方式中，例如通过沿着纳米结构生长和/或掺杂纳米结构，接合材料进一步增强了纳米结构自身的传导性。，下面是接合的纳米结构及其方法专利的具体信息内容。
1.一种接合纳米结构的方法，该方法包括：
在纳米结构之间使非合金分子接合材料沉积；以及
使所述接合材料成核以在纳米结构之间形成成核的材料，所述成核的材料影响电荷向纳米结构的转移并在纳米结构薄膜中形成与纳米结构物理连接和电连接在一起的混合材料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核包括使成核的材料在纳米结构之间的成核点位结晶化或缩合，以与纳米结构物理连接在一起，且接合材料与纳米结构没有化学键合。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使分子接合材料沉积包括使非聚合分子接合材料沉积，所述非聚合分子接合材料的费米能级低于纳米结构的费米能级。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使分子接合材料沉积包括沉积包含金属纳米颗粒的分子接合材料，且所述分子接合材料的费米能级低于纳米结构的费米能级。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使分子接合材料沉积包括使基于富勒烯的、基于小有机分子的、基于聚合物的和基于金属纳米颗粒的分子接合材料中的至少一种沉积。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核包括使多个纳米结构成核以形成纳米结构薄膜。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核以在纳米结构之间形成成核的材料包括连接纳米结构以形成自立式实体、自立式垫、自立式丝和自立式缆线中的至少一种。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核以在纳米结构之间形成成核的材料包括在包含单壁碳纳米管、双壁纳米管、多壁碳纳米管、碳纤维、有机纳米丝、无机纳米丝和石墨烯中的至少一种的纳米结构之间形成成核的材料。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使分子接合材料在纳米结构之间沉积包括从溶液和气相材料中的至少一种沉积分子接合材料。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核以在纳米结构之间形成成核的材料包括使接合材料在低于300摄氏度的温度下成核。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使分子接合材料沉积包括沉积分子接合材料，所述分子接合材料的费米能级比至少一种纳米结构的费米能级低至少0.026eV。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使分子接合材料沉积包括使导带比至少一种纳米结构的导带的最低能级低至少0.026eV的材料沉积。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核以在纳米结构之间形成成核的材料包括形成薄片电阻小于约5000欧姆/平方米的纳米结构片。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核以在纳米结构之间形成成核的材料包括形成纳米结构片，所述片透过至少40％照射到片上的光。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核以在纳米结构之间形成成核的材料包括形成纳米结构片，所述片的薄片电阻小于5000欧姆/平方米，且透明度为透过至少75％照射到片上的光。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使分子接合材料沉积包括沉积接合材料，所述接合材料的费米能级低于至少一种纳米结构的费米能级。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使分子接合材料沉积包括使接合材料沉积，所述接合材料配置成将电荷传输到至少一种纳米结构。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使分子接合材料沉积包括使接合材料沉积，所述接合材料配置成传输充足的电荷以使得纳米结构之间的电阻值降低至少20％。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核以在纳米结构之间形成成核的材料并将纳米结构物理连接在一起包括相对于纳米结构其他部分的表面能量，使用纳米结构之间的连接处的表面能量特性，以促进接合材料在连接处的选择性成核。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括，在使所述接合材料成核之后，将成核材料用作成核点位以使得接合材料沿着至少一个纳米结构的侧壁连续生长。
21.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述使分子接合材料沉积包括使基于富勒烯的接合材料沉积，以及
所述使所述接合材料成核包括使基于富勒烯的接合材料成核以在纳米结构之间形成成核的基于富勒烯的材料，以将纳米结构物理连接在一起。
22.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核包括在纳米结构之间的物理连接处形成导电性结构以使得纳米结构电连接，所述物理连接处的电阻显著地小于形成导电性结构之前的连接处的纳米结构之间的电阻。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核包括在纳米结构之间的物理连接处形成导电性结构以使得纳米结构电连接，所述物理连接处的电阻比形成导电性结构之前的连接处的纳米结构之间的电阻小一个数量级。
24.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述使分子接合材料沉积包括使接合材料在碳基纳米管之间的连接处沉积，以及所述使所述接合材料成核包括在碳基纳米管之间的物理连接处形成电荷传输结构以使得碳基纳米管传导性连接。
25.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核包括在纳米结构之间的物理连接处形成电荷传输结构，且每一个纳米结构的接触面积大于接合材料沉积前在连接处的纳米结构之间的接触面积。
26.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
使分子接合材料沉积包括使接合材料在多个纳米结构之间的连接处沉积，以及使所述接合材料成核使得纳米结构物理连接在一起包括将纳米结构接合在一起以形成包含纳米结构的传导性薄膜。
27.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括用来自成核的接合材料的掺杂剂材料掺杂至少一种纳米结构。
28.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述使分子接合材料沉积包括使接合材料在两个半导体纳米管之间、两个金属纳米管之间、半导体纳米管和金属纳米管之间、以及不同带隙的纳米管之间中的至少一种的连接处沉积，以及
所述使所述接合材料成核包括使纳米结构物理接合和电连接。
29.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核包括用成核的接合材料掺杂纳米结构。
30.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
该方法还包括使掺杂剂材料沉积在纳米结构上，以及
所述使所述接合材料成核包括使掺杂剂材料成核以掺杂纳米结构。
31.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
该方法还包括使卤化的富勒烯材料沉积在纳米结构上，
其中，所述使所述接合材料成核包括使卤化的富勒烯材料成核以掺杂纳米结构。
32.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
该方法还包括使氟化的富勒烯材料沉积在纳米结构上，
其中，所述使所述接合材料成核包括使氟化的富勒烯材料成核以掺杂纳米结构。
33.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述接合材料成核包括从接合材料形成纳米丝，所述纳米丝沿着纳米结构延伸并物理连接和电连接所述纳米结构。
34.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述使分子接合材料沉积包括使接合材料在两个相互不接触的纳米结构之间沉积，以及
所述使所述接合材料成核包括在成核的连接处形成混合材料，所述成核的连接处物理连接和电连接所述两个纳米结构。
35.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述使分子接合材料沉积包括使费米能级低于纳米结构的费米能级的分子接合材料沉积，以及
该方法还包括用来自成核的接合材料的p型掺杂剂材料掺杂所述至少一种纳米结构。
36.如权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述使分子接合材料沉积包括使费米能级高于纳米结构的费米能级的分子接合材料沉积，以及
该方法还包括用来自成核的接合材料的n型掺杂剂材料掺杂所述至少一种纳米结构。
37.一种接合纳米结构以形成纳米材料薄膜的方法，该方法包括：
在多个纳米结构之间沉积接合材料；
使所述接合材料成核以在每一个连接处形成传导性材料，使得纳米结构物理连接在一起以形成纳米材料薄膜；
在连接处使用传导性材料作为成核点位，沿着纳米结构生长另外的传导性材料；以及使用另外的传导性材料中的掺杂剂材料掺杂纳米结构，使得相对于纳米结构掺杂之前的电阻值，降低了所述纳米结构的电阻值。
38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述使接合材料沉积包括
选择纳米材料薄膜的透明度，
对应选定的透明度，确定要沉积的接合材料的量，以及
以确定的量沉积接合材料。
39.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述使接合材料沉积包括选择装置的透明度，在所述装置中具有纳米材料薄膜，
对应选定的透明度，确定要沉积的接合材料的量，以及
以确定的量沉积接合材料以调节所述装置的透明度。
40.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述使接合材料沉积包括从溶液中沉积材料和从蒸汽中沉积材料中的至少一种。
41.一种接合碳基纳米结构以形成纳米材料薄膜的方法，该方法包括：
在多个碳基纳米结构之间的连接处沉积接合材料；
使沉积的接合材料成核以在大多数连接处形成电荷传输结构，使得碳基纳米结构物理连接，并电连接所述碳基纳米结构，以形成纳米材料薄膜；
使用电荷传输结构作为成核点位，使传导性材料在碳基纳米结构的连接处和沿着碳基纳米结构的侧壁生长；以及
用来自传导性材料的掺杂剂掺杂碳基纳米结构的连接处和侧壁；
形成混合材料，所述混合材料包含来自碳基纳米结构的材料与接合材料和掺杂剂中的至少一种，且所述混合材料展现出比形成混合材料前的碳基纳米结构低的电阻值。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述形成混合材料包括形成光谱特征与碳基纳米结构以及所述接合材料与掺杂剂中的至少一种的光谱特征显著不同的混合材料。
43.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述形成混合材料包括形成电子能带结构与碳基纳米结构以及所述接合材料与掺杂剂中的至少一种的电子能带结构显著不同的混合材料。
44.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述使沉积的接合材料成核以形成电荷传输结构包括在碳基纳米结构之间的物理连接处形成电荷传输结构以使得碳基纳米结构电连接，所述物理连接处的电阻显著地小于形成电荷传输结构之前的连接处的碳基纳米结构之间的电阻。
45.如权利要求41所述的方法，其特征在于：
所述使接合材料沉积包括选择接合材料的厚度以调节有机纳米材料薄膜的透明度，并使所述接合材料以选定的厚度在连接处沉积，以及
所述使沉积的接合材料成核包括接合碳基纳米结构以形成具有设定的透明度的透明电极。
46.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述使沉积的接合材料成核以形成电荷传输结构包括形成配置成与碳基纳米结构电连接的电荷传输结构，其导电性至少是接合材料沉积与成核前的碳基纳米结构间的导电性的十倍。
47.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述使沉积的接合材料成核包括使与碳基纳米结构接触的沉积的材料的部分选择性成核。
48.如权利要求41所述的方法，其特征在于：
所述在多个碳基纳米结构之间的连接处使接合材料沉积包括使接合材料在两个半导体纳米管之间、两个金属纳米管之间、以及半导体纳米管和金属纳米管之间中的至少一种的连接处沉积，以及
使沉积的接合材料成核以在物理连接碳基纳米结构的每一个连接处形成电荷传输结构包括物理连接纳米管。
49.如权利要求41所述的方法，其特征在于：
所述使接合材料在多个碳基纳米结构之间的连接处沉积包括使接合材料在半导体碳纳米管和金属碳纳米管之间的连接处沉积，
所述使沉积的接合材料成核以在物理连接碳基纳米结构的每一个连接处形成电荷传输结构，包括物理连接半导体碳纳米管和金属碳纳米管，以及
所述使沉积的接合材料成核以在碳基纳米结构的侧壁上形成混合材料包括掺杂半导体碳纳米管的侧壁以形成金属碳纳米管。
50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述掺杂半导体碳纳米管的侧壁以形成金属碳纳米管包括将基本上全部的半导体碳纳米管转化成金属碳纳米管。
51.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述使沉积的接合材料成核包括形成具有成核的接合材料穿过多个碳基纳米结构的连续结构。
52.一种电子电路，该电子电路包括：
包含多个纳米结构的薄膜；以及
配置成与纳米结构在连接处物理连接和电连接的成核的接合材料，相对于未与任意纳米结构物理连接和电连接的成核的材料，该电子电路中基本上大多数的接合材料与至少一个纳米结构物理连接和电连接，以调节通过薄膜的透光性。
53.如权利要求52所述的电路，其特征在于，所述多个纳米结构包含金属纳米结构和掺杂的半导体纳米结构。
54.如权利要求52所述的电路，其特征在于：
所述多个纳米结构包含金属纳米结构和掺杂的半导体纳米结构，以及
所述成核的接合材料包含金属纳米结构与掺杂的半导体纳米结构之间的成核的接合材料。
55.如权利要求52所述的电路，其特征在于，所述多个纳米结构包含金属纳米结构和掺杂的半导体纳米结构，所述掺杂的半导体纳米结构具有与接合材料中的材料相同的掺杂剂材料。
56.如权利要求52所述的电路，其特征在于，所述多个纳米结构和接合材料形成了透明薄膜，所述透明薄膜透过至少40％的薄膜上的入射光。
57.如权利要求52所述的电路，其特征在于，所述多个纳米结构包含之间具有连接的纳米结构，包括两个半导体纳米管之间的连接、两个金属纳米管之间的连接、以及半导体纳米管与金属纳米管之间的连接。
接合的纳米结构及其方法
的题为“富勒烯掺杂的纳米结构”的美国临时专利申请序列第61/298,043号的优先权；所
述的每一个临时专利申请以及附录通过引用全文结合入本文。
授与的0213618的政府资助下完成的。美国政府享有本发明的一定权利。
技术领域
背景技术
<50nm），这些导电薄膜可以是高度透明的，并代表了一类独特的用于透明电极和许多其他
应用的材料。
示器和光伏的各种高端应用常常受益于使用一个或多个具有高光学透明度和高导电性的
电极。由于各种因素，用诸如CNT网络的纳米材料实现所述透明度和导电水平是有挑战性
的，例如，所述因素涉及CNT网络的形成以及诸如CNT的纳米材料特性（例如，手性、直径）的改变。此外，纳米结构之间的连接会是高电阻的。除此之外，改性纳米材料以实现所需的性
质是麻烦或者困难的，常常是临时的，通常涉及毒性材料，且会是昂贵的。
发明内容
成核的材料，将纳米结构物理连接，在一些情况中，电连接在一起。
构物理连接在一起。
结构物理连接在一起形成纳米薄膜，且可以进一步掺杂所述纳米结构。相对于纳米结构掺
杂之前的电阻值，接合材料中的掺杂剂材料有效地减少了纳米结构的电阻值（例如，增强了
导电性和导热性）。
核点位的作用）。成核的接合材料在每一个连接处形成了电荷传输结构以物理连接碳基纳
米结构，并电连接所述碳基纳米结构，以形成有机纳米材料薄膜。所述成核的接合材料还在
碳基纳米结构的侧壁上形成了混合材料，其中所述混合材料包含来自碳基纳米结构的材料
以及来自接合材料的掺杂剂，所述混合材料降低了碳基纳米结构的电阻值（相对于形成混
合材料之前的纳米结构的电阻）。
之间的连接处（物理连接或者间隙连接）具有成核的接合材料。所述成核接合材料在连接处
物理连接并电连接了纳米结构。
相反，本发明涵盖落在本发明范围内的所有修改形式、等同形式和替代形式，包括权利要求
书所限定的各个方面。
发明未必限于此，但通过借助此背景和其他背景讨论各种实施例可理解本发明的各个方
面。
合材料在连接处成核。例如，所述接合材料可以用于增加纳米结构之间的有效接触面积和
/或增加纳米结构之前的传导性（降低电阻/增加导电性和/或导热性），并进一步用于增
强纳米结构之间的连接。所述接合的纳米结构用于一个或多个的各种应用中，例如形成纳
米材料薄膜、支撑结构和/或诸如透明电极的纳米材料电子电路。此外，当接合了较大薄
膜（例如，包含许多结构的大面积薄膜），可以使用常用沉积方法同时接合穿过整个薄膜的
纳米结构，并选择性地接合纳米结构之间的连接。一旦占据了连接点位，另外的沉积的材料
沿着纳米结构成核，并可以进一步掺杂纳米结构。在某些更具体的实施方式中，碳纳米管
（CNT）以及纳米胶或者纳米掺杂剂材料位于一种溶液中，并在其中混合。然后使该最终混合/结合的溶液与纳米胶和/或纳米掺杂剂在连接处和CNT上沉积。
一些应用中，通过加热和/或光照来调节所述沉积的材料的费米能级。通过以此方式控制
费米能级，可以合乎希望地调节对于所得结构的接合材料部分的导电性（以及相关的导热
性）。对于各种实施方式，特别地控制沉积的材料的传导性以限制得到的使用纳米结构（例
如，包含分子C70胶的接合材料）的装置的开电流，其中可以调节所述材料的厚度以保证薄膜不在断态时变得过于有传导性，以维持高开/关比和晶体管特性（且不再展现晶体管特性）。
添加剂材料增加了“开电流”。
接合材料在沉积时在连接处成核）。成核的接合材料在纳米结构之间的数个连接中的每一
个处形成传导材料，以使得纳米结构物理连接和传导（导电和/或导热）连接在一起并形成
纳米材料薄膜。在许多实施方式中，穿过薄膜使用的接合材料的费米能级小于大多数或者
基本上全部纳米结构（例如，大于75％、大于85％或者大于95％的纳米结构）的费米能级。
其中纳米结构的混合物（例如，以直径和带隙中的一个或两个的形式）存在于薄膜（例如，半导体、半金属和金属纳米结构和/或纳米丝）中，用于薄膜中的接合材料的费米能级低于大
多数或者基本上全部的一类纳米结构（例如，半导体纳米结构）。
米管的网络进行此方法，掺杂所述半导体纳米管以增加它们的传导性（例如，将纳米管从半
导体转化为基于导电金属的纳米管，并增加导热性和导电性中的一种或两种）。从而较之接
合材料沉积和成核之前的电阻值，可以显著地减小所得的电阻值（例如，减小一半或者一个
或更多的数量级）。在许多实施方式中，通过将大多数或者全部的纳米结构转化为几乎相同
的能级，并通过降低或抑制薄膜中不同类型纳米结构（例如，半导体、半金属、金属）的不同比例的凹穴（pockets），来调节穿过薄膜的导电性的均匀性。
之间的连接处沉积或以其他方式放置。然后使沉积的接合材料成核以在每一个连接处形成
（和/或增强）电荷传输结构。所述电荷传输结构物理连接、热连接和电连接了纳米结构。通过接合材料接合纳米结构所得的结合形成了前述纳米材料薄膜（例如，有机薄膜）。
度。关于这些实施方式和相关实施方式，发现所述接合材料相对于下方基板材料，对它们沉
积的纳米结构具有选择性，这对于保持透明度是有用的。还发现纳米结构的密度可以影响
沉积的接合材料对纳米结构的选择性（例如，与接合材料在下方基板上的沉积有关）。还发
现所述选择性可以用于调节通过纳米结构形成的所得薄膜的透明度。在本文中，根据各个
示例性实施方式，纳米结构在基板上以促进接合材料在沉积时的选择性的密度排列，以减
轻所述接合材料在基板上的沉积。可以将基板温度控制在合乎希望的沉积温度，例如在室
温或低于室温到约250摄氏度的范围。使接合材料成核以接合纳米结构并形成具有设定
的透明度的传导薄膜（例如，根据应用，至少约70％的光通过，且高至并超过约95％的光通
过）。
垫、丝或者缆线的情况下，增加了传导性而无需影响透明度。
及相关实施方式，还可以发现所述接合材料可以在连接处成核以沿着纳米结构形成，可以
通过与纳米结构的混合量以及沉积在纳米结构上的接合材料的量和/或比例来调节纳米
结构的覆盖度。在本文中并结合各个示例性实施方式，根据所希望的所得薄膜的传导性，使
用历史数据、图表、查找表或者其他方法来选择接合材料的量。此选择的量还基于所述接合
材料的性质（例如，如本文中进一步所讨论，还发现诸如基于富勒烯的材料或者衍生的富勒
烯（例如，C60、C70、C84、C60Cl6、C60Cl24、C70F54、C60F18、C60F24、C60F36、C60F44、C60F48和C70F54）的分子接合材料对于增强传导性特别有用）。然后将选定的量的接合材料沉积或者其他方式形成
于纳米结构上并成核以增强纳米结构的传导性（适当地，接合所述纳米结构）。
在一些实施方式中，对于包括那些希望涉及使用石墨烯氧化物实现某些加工特性的应用，
使用了石墨烯氧化物或者还原的石墨烯氧化物。可以使用这些方法提升所述结构的导电性
和导热性，以在许多应用中产生可行的组件并适用于各种技术。
中，对纳米结构添加接合材料可以降低由纳米结构形成的薄膜的透明度，还增强了纳米结
构的传导性。
薄膜。因此，使用这些特性和各自权衡来调节对于各个应用的纳米材料薄膜。从而这些实
施方式可用于纳米薄膜的设计和制造，且对于薄膜自身具有一系列确定的传导性和透明度
特性。因此（在设计中）调节并制备本文所述的接合的纳米材料以用于各个应用中，例如挠
性显示器、触摸屏、太阳能电池、电子纸、发热器、静电放电装置、电池、超级电容器、传感器、光化学装置、电磁屏蔽装置，从较高电阻到较高导电性，对于每个应用具有所需的多种程度
的透明度。
核的接合材料配置成与连接处的纳米结构物理连接和电连接。因此在某些应用中，基于测
试以及对于较高或较低水平的传导性（导电性和/或导热性）和透明度的需求，来调节通过
薄膜的光透射率。为此以及在此类型的典型应用中，电子电路中基本上大多数的接合材料
与纳米结构物理连接和电连接（相对于未物理连接和电连接的成核的材料）以调节传导性
和通过薄膜的光透射率。例如，在涉及太阳能的应用中的通过基于薄膜的电极的光透射率
高于电池应用中的通过基于薄膜的电极的光透射率，所述基于薄膜的电极用于收集光源能
量。因此，根据预期应用和相关设计规格的需要，在制备过程中根据彼此相对的各自权衡来
调节所述传导性和透明度的水平。
积或者以其他方式形成在纳米结构上的材料的掺杂剂，例如来自如上所述的接合材料或者
来自独立沉积的材料，如施加于纳米结构并成核的基于富勒烯的材料（例如，溴、氯、烷基氟和氟衍生的富勒烯）。相对于形成混合材料之前的纳米结构的电阻，所得到的纳米结构与混
合材料的排列展现出降低的电阻。例如，此方法可以与如上所讨论的一个或多个实施方式
结合，适当地，与上述涉及纳米结构增强的传导性的发现结合，以及与所得纳米材料薄膜的
传导性的发现结合。
富勒烯纳米胶是多功能的：在节点处它起了将交叉纳米管粘合在一起并通过提供较大导电
通路来降低（预粘合）连接电阻的作用，且还沿着管起了高度p掺杂纳米管的作用。所述p
掺杂增加了纳米管网络的总体传导性，且对于所述纳米管网络的透明度具有所需的低影响
（例如，最小影响）。在一些实施方式中，所述纳米胶分子还迫使接合的碳纳米管相互靠的更近。此外，可以影响各个碳纳米管连接处的纳米胶的形成，通常与所述碳纳米管的手性无
关。关于这些方法，薄片电阻值小于约1000欧姆，且在一些情况下低至或者小于60欧姆，
而透明度高于约80％（例如，在约550nm波长下），或者对于许多情况，透明度高于约92％，得到所述薄片电阻值以适用于一种或多种应用。例如，在触摸屏应用中，可以使用约为80％
透明度的薄片电阻值。对于许多应用，薄片电阻称为欧姆/sq或者欧姆/平方米，其是通常
相当于欧姆量度的无量纲量度。例如，可以使用费米能级小于大多数或者基本上全部的纳
米管网络（例如，如上所讨论）的接合材料来得到所述薄片电阻。
材料的费米能级高于接合的一个或多个的纳米结构的费米能级。可以使用此方法调节传导
性，且对于在包含（但不限于）N2的环境中的应用，可以增加纳米结构的传导性，可以用于晶体管和/或其他半导体装置中。
者聚合物可以覆盖纳米结构的一些或者全部表面，本文中所述的接合和/或掺杂剂材料沉
积到覆盖的表面上。可以通过覆盖的表面和/或下方纳米结构的暴露部分来接合结构。因
此，通过所述CNT或者石墨烯的暴露区域或者通过电荷转移到表面上的涂层并进一步通过
涂层转移到CNT或者石墨烯，可以影响所述结构中的电荷转移。在一些实施方式中，纳米结
构和接合/掺杂剂材料薄膜或者自立式结构被聚合物层覆盖，例如用于包封、平面化薄膜
或者结构或者改变薄膜或者结构的传导性。
术语“电路”还可指导体或者导电片，以及电源、另外的电路连接器、负载、存储装置、以及传感器电路等中的一个或多个。
为轧制石墨烯片的纳米管）的结构。因为纳米结构可以包含CNT束或者金属丝束，术语“纳
米结构”可以表示1nm至1μm的总体直径。尽管丝/缆线的直径可能更大，它们可以以所
述数量级尺寸（直径）包含单独的纳米结构。这些纳米结构的长度可以设定为约100nm至最
长数厘米以适用于不同应用。可以通过接合材料在纳米结构之间的连接处的成核（以及结
晶化或者缩合），使用连接的表面能量特性促进所述成核来接合所述结构。
米结构的缺陷点位）。从而在纳米结构之间的连接处成核的接合材料通过结晶化和/或缩
合有效地接合了纳米结构，其可以无化学键合进行。可以进一步在较低温度下进行此成核，
例如成核点位低于约300摄氏度，且可以使用单独步骤进一步进行所述成核（例如，在成核
时无需其他步骤来促进纳米结构的连接）。
子接合材料是在材料的沉积和/或生长时不与纳米结构化学键合的材料，且不包含与纳米
结构初始粘结并后续去除的材料。落在“分子接合材料”范围内的材料包含如上所述的富
勒烯材料，例如C60、C70和C84，以及其他较高（较大）或较低（较小）富勒烯，或者取代的富勒烯（例如，卤素取代，如氟、溴、碘或者氯取代）。在一些实施方式中，所述分子接合材料包含p-型有机分子和/或n-型有机分子，所述p-型有机分子例如并五苯或者酞菁铜，所述n-型
有机分子例如萘四羧酸二酰亚胺（naphthalenetetracarboxylic diimide）(NTCDI)和四
氟-四氰基醌二甲烷（Tetrafluoro-tetracyanoquinodimethane）(F4-TCNQ)。在其他实施
方式中，接合材料包含金属纳米颗粒，例如包含金、银、钯、钛、铜、铝和铂中的一种或多种的材料。在其他实施方式中，接合材料包含绝缘材料，例如无机氧化物（Al2O3或SiO2）或者聚合物（聚苯乙烯、聚（甲基丙烯酸甲酯(methylmathacrylate)）、聚（乙烯基苯酚））或者导电聚合物聚噻吩、聚苯胺、PEDOT或者聚吡咯。因此，可以使用基于富勒烯的、基于小有机分子的、基于聚合物的以及基于金属纳米颗粒的分子接合材料以适用于不同应用。其他落在“分
子接合材料”范围内的材料包括其他共轭聚合物和石墨烯。
子包括金属-氨基酸材料，如金-半胱氨酸，其中所述氨基酸与纳米结构粘合，且进一步
加工可以去除氨基酸并留下金属。其他不落在“分子接合材料”范围内的材料包含在高于
400°C的过程中接合的任意其他材料。
式以及那些附图中所述和如下所述的实施方式结合，来实施附录（以及作为整体的下方临
时专利申请）中的实施方式。例如，多个示例性图表显示可以用纳米结构装置实现表现型特
性，所述纳米装置根据本文中所述的特性制备和/或展现出本文中所述的特性。
纳米结构（或者如上所述的微结构）使用如下所示以及所述的方法。例如，可以如所示接合
CNT、单壁纳米管（SWNT）、双壁碳纳米管（DWCNT）、多壁碳纳米管（MWCNT）、碳纤维、纳米材料丝束、石墨烯、无机和/或有机纳米丝、以及纳米材料索（例如，不同直径的束）中的一个或多个。还可以使用不同类型的纳米材料，例如具有不同手性的纳米管、半导体纳米管、金属纳
米管、无机和有机纳米丝（例如，具有ZnO、Ag、Au或者Si中的一个或多个）及其组合。此外，虽然所示是两个纳米管110和120，但是可以将多个此类纳米结构接合在一起，也可以是不
同类型的纳米结构（例如，SWNT和MWNT）接合在一起。所得的结构可以用于形成各种装置，
例如导电丝、电路和/或这些纳米结构的整个薄膜。还可以调节纳米结构110和120的密
度、排列、长度以及总厚度（例如，1-100nm或者更高的范围）以适用于特定的应用。此外，所述纳米管110和120可以是自立式的，或者形成于基板上。
纳米结构110和120在纳米结构之间的连接处物理连接、热链接以及电连接，其可以用于增
强连接的纳米结构的传导性和强度。通常，接合材料130与纳米结构粘合、焊接或者以其
他方式连接，所述纳米结构在接合材料的成核之前相互接触或者是分离的（例如，分离数纳
米）。如所示，可以穿过纳米结构进行接合材料的沉积和成核（例如，从连接成核点位沿着结构生长），但是还穿过了该结构的整个薄膜，以形成赋予薄膜传导性的互连网络。
的材料，且与接合材料同时沉积。在该实施方式中，掺杂剂材料140可以在连接处沉积并沿
着纳米结构110和120生长。掺杂剂材料140还可以远离连接处直接沉积在纳米材料110
和120上（例如，沿着纳米管的侧壁）。在其他实施方式中，掺杂剂材料140在一个步骤中沉
积，所述步骤与接合材料130的沉积分离或者至少部分分离，且所述掺杂剂材料140可以包
含与接合材料相同和/或不同的材料。掺杂剂材料140可以影响永久掺杂、增加纳米结构
110和120的传导性，且是随时间稳定的。
于所述接合材料的费米能级。接合材料可用于使掺杂剂材料成核（例如，促进掺杂剂材料生
长的成核点位（当可用于实施方式时））。
结构上而不是下方基板上，从而有助于所需的透明度水平。还可以根据所需的透明度水平
和/或根据所需的所得纳米材料的传导性，调节掺杂剂材料140的厚度。
线显示，金属纳米管220、221、222、223和224用实线显示。虽然此处所讨论以及所示的是
半导体和金属纳米管，但是也可以是半-金属和/或展现出各种不同禁带的具有半导体和/
或金属特性的各种纳米管。在图2B中，接合材料在纳米管之间的连接处沉积，通过举例示
出了接合材料230。图2C显示了纳米管210、220以及211的放大图，使接合材料成核，具
有沿着各个纳米管的至少一部分延伸的部分231、232以及233。此外，用接合材料掺杂纳
米管210和211，且此时金属纳米管用实线表示。在各个实施方式中，如所示，除了接合的
材料230用于沿着纳米管延伸的成核以外，和/或作为接合材料230用于沿着纳米管延伸
的成核的替代，成核材料231、232以及233沿着纳米管沉积（对于图2B中所示的中间装置）
并成核。
具有相互接触或者紧密接触的纳米管排列。图320表示纳米管网络的电路/电压特性，所
述纳米管网络如图2B所示使用C60接合纳米管。其他实施方式涉及使用C70或诸如C84的更
高富勒烯来接合纳米结构。
纳米管网络的电路/电压特性，所述纳米管网络在接合（如图2A所示）前具有相互接触或者
紧密接触的纳米管排列。图420表示纳米管网络的电路/电压特性，所述纳米管网络如图
2B所示使用C60接合纳米管。
具有相互接触或者紧密接触的纳米管排列。图520表示纳米管网络的电路/电压特性，所
述纳米管网络如图2B所示使用C70接合纳米管。
其他实施方式中，术语“纳米结构”指的是具有数百纳米、接近（且可能超过）一微米规模的尺寸特性的结构，例如直径范围为数百纳米至数微米的碳纤维。在各个实施方式中，术语
“纳米结构”还指的是双壁纳米管（DWNT）和具有三个或更多壁的多壁纳米管（MWNT）。
导电的薄膜，且进一步导致高强度结构，因为通过接合材料强化了CNT网络。在一些实施方
式中，较厚的富勒烯薄膜在CNT上沉积以比CNT、p掺杂半导体、半-金属以及其他各种带隙
CNT的分子轨道能量低的分子轨道能量沿着CNT生长，并形成金属CNT或者金属碳混合薄
膜。
在一些应用中，富勒烯在CNT之间的连接点位成核，然后沿着CNT生长。在一个例子中，富
勒烯材料沉积到约1-3纳米的厚度以在CNT上形成小颗粒，这些颗粒在CNT之间的连接处
出现较多。可以调节沉积的富勒烯的厚度以适用于各种应用。关于这些方法，发现相对于
宽度上的增加，增加沉积的富勒烯的厚度可以影响富勒烯颗粒在长度上的高度增加。超过5
纳米的富勒烯沉积影响了对于下方CNT-模板的覆盖，而高度发生了更显著的增加。因此，
可以调节沉积的富勒烯（或者其他接合材料）的厚度以控制所得的结构特性。
个此类的排列。如上图2C中所示，碳纳米管薄膜610和620以大致相互平行排列，并包含
大量的接合的碳纳米管。
沉积或者涂覆，接合材料以本文所述的方式用于接合纳米结构，通过在连接处开始（例如，
由于相互作用）并从所述连接处延伸，且可以通过溶液中接合材料的量来进行控制。
如电源630，结合。在一些实施方式中，所述碳纳米管610涂覆在玻璃表面上并用于加热表
面，例如用于解冻运输工具的玻璃（例如，车辆、飞机、火车或者头盔中的窗户）。
路650选择性地与薄膜610和620中的一个或两个相连接。例如，所述电路650可以与薄
膜中的一个或两个以栅型排列连接，并配制成在栅格中的一部分处感测电容或者电阻的变
化，从而检测施加压力的位置。
料、电致变色材料上的离子导体以及离子导体上的对电极。薄膜610位于对电极上，所得结
构600可以被放置在例如，窗户玻璃面之间或者显示器的读取表面下。例如，电源630可以
对结构600施加小电压以引起窗户变暗，并施加反向电压点亮窗户，用于控制光和其他辐
射（包括热辐射）的通过。
710包含如上所述以及一些实施方式中所述接合的碳纳米管，如图2C所示，所述混合碳纳
米管薄膜710还通过掺杂接合（或者其他传导）材料或者接合（或者其他传导）材料沿着纳
米管的其他生长以进一步改变传导性。
碳纳米管的长度，以根据纳米管的长度、间隔或密度来调节所述纳米管的传导性，以适用于
各种类型的纳米管薄膜。对于此类应用，可以最优化碳纳米管的平均长度以增加接合沿着
碳纳米管的材料的表面积。例如，可以通过各种方法制备碳纳米管的平均长度，所述方法
包括，例如，气液固（VLS）生长、电弧放电、CVD、高压CO转化（Hi PCO）和激光烧蚀。使用这些方法，可以调节碳纳米管的平均直径和平均长度，从而可以调节作为所述直径和长度
的函数的碳纳米管的密度。作为非限制性例子，薄膜710的厚度被设定为所需透明度的
函数，这些参数为：平均直径在1-50nm之间，平均长度在100nm-100μm之间，对于生长至
2
约20cm的某些碳纳米管，密度约为10-1000/μm 之间。关于纳米管合成的一般信息以及
关于与一个或多个示例性实施方式相关的纳米管合成方法的具体信息，可以参考Chin Li
Cheung、Andrea Kurtz、Hongkun Park和Charles M.Lieber的《碳纳米管的直径控制合
成》(Diameter-Controlled Synthesis of Carbon Nanotubes)J.Phys.Chem.B，106(10)，第
2429-2433页(2002)，其通过引用全文结合入本文。
710（顶电极）之间施加电场。在一个实施方式中，电源740施加电场以激活用于电子纸装
置的带电荷墨水。在另一个实施方式中，电源740施加电场以用于将载流子注入到用于LED
显示器的发光二极管（LED）中。在其他实施方式中，电源740施加电场以转换用于LCD显
示器的液晶分子。
碳纳米管薄膜710起了透明电极的作用，所述透明电极允许光通过到达半导体活性层720
以产生激发载流子。通过顶透明电极710传输了一种载流子类型（电子或者空穴），而其他
的载流子被底电极730所收集。通过负载电路750完成电路，其可以有效地使用和/或储
存通过电路产生的能量。半导体活性层720包含有机和无机材料中的一种或两种。在另一
个实施方式中，混合碳纳米管薄膜710可以起另外的电荷收集器的作用，其位于硅基太阳
能电池上的母线与指(finger)之间。对于功函数相容性和其他稳定性层，混合薄膜710还
可与其他透明电极材料（例如ITO、FTO、AZO）联合/结合使用。在某些实施方式中，背电极
730还是本文中所讨论的接合的碳纳米管薄膜，调整所述背电极730以实现所需的太阳能
电池性质（例如，通过受控的接合、功能化或者其他功函数型改性）。
极830，所述混合碳纳米薄膜810包含如上所述接合的碳纳米管，并且在一些实施方式中，
如所示，通过掺杂接合（或者其他传导性）材料或者接合（或者其他传导）材料沿着纳米管的其他生长，进一步改变了传导性。装置800还包含数条母线840、842和844，用于提取响应
施加到活性层820上的光而产生的电荷载流子。薄膜810有助于银母线840-844之间的电
荷收集。如上述图7中的讨论，背电极830包含例如铝的反射材料。活性层820包含半导
体类型材料，例如高纯度晶体硅。
子。负载850，例如电子器件，储能装置（例如，电池）或者活动电路和储能装置的结合，与银母线840-844和背电极830之间的电路连接。因此，负载850通过电路中的电流充电，所述
电流在活性层820中产生。
是有用时，在某些情况下去除和/或呈现为无法使用来实现本文的图/附图中和/或下方
临时专利申请中所示的一个或多个品项。例如，涉及纳米结构的各个实施方式可以通过微
结构来实现，例如那些具有约1纳米至数百纳米直径或者其他尺寸特性的微结构。类似地，
可以用非碳基结构（例如，其他材料的纳米管或者混合碳材料的纳米管）来实现使用碳基结
构表征的实施方式。在本说明书中，本领域的技术人员能理解可以根据本说明书做出各种
变化而不背离本发明的精神和范围。
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