硅基底上單壁碳納米管的生長(zhǎng)與機(jī)理研究.pdf

1、碳納米管具有特殊的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)，使其可能成為未來納米器件的支撐材料之一。如何利用碳納米管構(gòu)筑各種可能的器件結(jié)構(gòu)單元，是目前納米科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一。利用化學(xué)氣相沉積法，控制碳納米管的生長(zhǎng)位置和生長(zhǎng)方向，是實(shí)現(xiàn)碳納米管在納米電子器件中應(yīng)用的一種可行方法。催化劑在化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管中處于核心的地位，因此要實(shí)現(xiàn)碳納米管的可控生長(zhǎng)，需要制備性質(zhì)可控的高效催化劑。本論文主要研究了催化劑的結(jié)構(gòu)和催化劑預(yù)處理對(duì)化學(xué)氣相沉積法在硅

2、基底表面生長(zhǎng)碳納米管的影響。 使用化學(xué)氣相沉積法在硅基底上生長(zhǎng)碳管，影響碳納米管生長(zhǎng)的因素有很多。本文作者用PVP作為保護(hù)試劑，使用微波輻射輔助的化學(xué)還原方法合成了不同結(jié)構(gòu)的Fe/Ru(1:1)雙金屬納米顆粒。并以雙金屬納米顆粒Fe/Ru(1:1)為催化劑，直接在硅基底上于925℃左右催化分解甲烷制備單壁納米碳管為主線，討論了不同結(jié)構(gòu)的催化劑顆粒、反應(yīng)溫度、甲烷和氫氣的比例、基底、催化劑的焙燒溫度和時(shí)間等方面對(duì)碳納米管生長(zhǎng)的影響

3、。最終確定了在作者實(shí)驗(yàn)室自制的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，制備碳納米管的最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件，并對(duì)所制備的單壁碳納米管及實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的變形管做了原子力顯微鏡(AFM)表征、Raman光譜檢測(cè)，并對(duì)“Y”形管的生長(zhǎng)機(jī)理做了簡(jiǎn)單的推測(cè)。 結(jié)果表明，以雙金屬顆粒Fe/Ru(1:1)為催化劑制備的碳納米管主要是單壁碳納米管。催化劑的結(jié)構(gòu)對(duì)碳納米管在硅基底上的生長(zhǎng)有著重要的影響，隨著溫度的降低，F(xiàn)e/Ru(1:1)、Fe＠Ru(1:1)和Ru＠Fe(1:1