硅基底上單壁碳納米管的生長與機理研究.pdf

1、碳納米管具有特殊的結構和優(yōu)異的電學性質，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筑各種可能的器件結構單元，是目前納米科學領域研究的熱點問題之一。利用化學氣相沉積法，控制碳納米管的生長位置和生長方向，是實現碳納米管在納米電子器件中應用的一種可行方法。催化劑在化學氣相沉積法制備碳納米管中處于核心的地位，因此要實現碳納米管的可控生長，需要制備性質可控的高效催化劑。本論文主要研究了催化劑的結構和催化劑預處理對化學氣相沉積法在硅

2、基底表面生長碳納米管的影響。 使用化學氣相沉積法在硅基底上生長碳管，影響碳納米管生長的因素有很多。本文作者用PVP作為保護試劑，使用微波輻射輔助的化學還原方法合成了不同結構的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，討論了不同結構的催化劑顆粒、反應溫度、甲烷和氫氣的比例、基底、催化劑的焙燒溫度和時間等方面對碳納米管生長的影響

3、。最終確定了在作者實驗室自制的實驗系統中，制備碳納米管的最優(yōu)化的實驗條件，并對所制備的單壁碳納米管及實驗過程中出現的變形管做了原子力顯微鏡(AFM)表征、Raman光譜檢測，并對“Y”形管的生長機理做了簡單的推測。 結果表明，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。催化劑的結構對碳納米管在硅基底上的生長有著重要的影響，隨著溫度的降低，Fe/Ru(1:1)、Fe＠Ru(1:1)和Ru＠Fe(1:1