辅助气体对RF-PECVD制备碳纳米管薄膜形貌的影响

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以Ni为催化剂,经600℃裂解C2H2在Si基底上制备出定向碳纳米管薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)表征了刻蚀后Ni颗粒与沉积的碳纳米管薄膜的形貌。研究了辅助气体对等离子体预处理催化剂与碳纳米管生长的影响。结果表明:辅助气体(H2与N2)流量比对催化剂颗粒尺寸、分布以及碳纳米管生长有显著影响;合适的气体流量比有利于减少碳纳米管薄膜的杂质颗粒,促进其定向生长。预处理过程中气体流量比H2:N2=20:5时,预处理后催化剂Ni颗粒分布密度大、粒径小且分布范围窄,适合碳纳米管均匀着床;沉积生长碳纳米管薄膜时,H2:N2=20:15可得到纯度高、定向性好的碳纳米管。     

超长碳纳米管阵列的制备与应用

超长碳纳米管阵列通常定义为长度超过1mm的碳管阵列,在新型结构、电子等功能复合材料研发方面具有潜在优势。近期在超长碳纳米管制备和生长机理方面汇集了大量的研究工作,研究表明催化剂的活性和寿命是影响超长碳纳米管阵列生长的决定因素。从催化剂结构、生长条件控制、碳源的选择以及其他因素等方面综述了其对催化剂活性和寿命的影响,以及对超长碳纳米管阵列生长的影响,展望了超长阵列的潜在应用前景。     

树状取向碳纳米管阵列的制备

采用在Ar气氛保护下裂解FePc制备出一种树状取向碳纳米管阵列(ACNTA),这种种特殊结构是由ACNTA裂缝自组装而成.在生长过程中裂缝处能获得更多的催化剂和碳源,因此自身能够持续发展,且裂缝以60°或120°夹角再次分裂,最终形成树状结构.     

沉积条件对碳纤维表面碳纳米管生长的影响

采用化学气相沉积(CVD)法在碳纤维(CF)表面原位生长碳纳米管(CNTs)。考察了不同催化剂、沉积温度、氢气流量以及样品距进气口距离等工艺参数对CNTs-CF生长的影响。利用SEM和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对CNTs-CF形貌和微结构进行了表征和分析。结果表明:在CF表面原位生长的CNTs为多壁结构,其中以Ni为催化剂得到的CNTs直径小、分布均匀;在600~750℃温度范围内,随着温度的升高,CNTs直径和长度减小,产量降低;随着氢气流量的增加,CNTs直径和长度均增加;距进气口30cm,在CF表面得到的CNTs覆盖率高、直径小且分布窄,有利于制备高质量CNTs。     

原子层沉积技术及应用发展概况

首先回顾了原子层沉积(ALD)发展历史,介绍了ALD的基本工艺和ALD薄膜具有的优良特性,并与传统的薄膜制备工艺进行了对比研究.重点阐述了ALD在微电子技术、微电子机械系统以及光学工程中的几个应用研究现状.分析了ALD目前存在的问题,并对ALD未来的发展进行了展望.     

定向碳纳米管薄膜的制备研究

采用化学气相沉积法制备了定向碳纳米管薄膜,研究了向反应室载入水、氨水对定向碳纳米管薄膜的影响,并用SEM、TEM、XRD对碳纳米管进行了表征。结果表明：向反应室载入水的量增大,定向碳纳米管的长度先增加后减小。载入水的氩气流量为400ml／min,定向碳纳米管的长度1750μm;向反应室载入氨水,得到疏密相间排列的定向碳纳米管薄膜,氨水量增加,定向碳纳米管薄膜的厚度减小。     

以乙二胺为促进剂在碳纤维表面生长定向碳纳米管阵列

采用注射化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD),以乙二胺(Ethylenediamine,EDA)为促进剂,在未涂覆无机陶瓷涂层的碳纤维表面直接生长了定向碳纳米管(Carbon nanotubers,CNTs)阵列。研究表明:碳纤维表面的定向CNTs沿纤维轴向呈对称分布,生长密度约为5×109 tubes/cm2,长度可达18μm。定向CNTs具有多壁、竹节状结构,平均直径约为37nm。EDA对CNTs的生长形貌影响显著,是CNTs在碳纤维表面定向生长的关键。     

等离子体增强原子层沉积技术制备铜薄膜

集成电路的高速发展为铜互连提出诸多要求, 其中, 如何低温条件 (≤ 150℃) 下在大深宽比的通孔或沟槽中沉积保形性好、纯度高、导电性好的铜籽晶层是亟需解决的问题。本文利用等离子体增强原子层沉积技术, 以脒基铜为铜前驱体, 以氢等离子体为还原物质, 在较低的沉积温度 (100℃) 下, 沉积了纯度高、导电性能优良的铜薄膜。在10:1的硅基沟槽中, 表面与沟槽底部厚度均匀 (~80 nm)。考察了放电输入功率对薄膜形貌的影响并利用时间分辨发射光谱技术对氢等离子体进行在线诊断。本论文研究表明铜脒基前驱体用于低温等离子体辅助原子层沉积工艺, 可有效地解决铜薄膜沉积过程中铜粒子的团聚问题, 并为其它类脒基前驱体进行金属薄膜的沉积提供借鉴。     

非定向多壁碳纳米管制备过程中引入水对其生长的影响

用催化化学气相沉积法制备非定向多壁碳纳米管时,利用气体携带水进入反应区域,考察了水对碳纳米管生长的影响,并用透射电子显微镜对其形貌进行表征.结果显示,带入适量的水后,碳纳米管的产率可以得到较大提高,同时对碳纳米管形貌基本不产生影响.但水量太多或太少都会影响所得碳纳米管的产率,尤其当水过多时,还会对碳纳米管的产率产生较大影响.     

垂直定向碳纳米管的化学气相沉积法制备及其应用进展

垂直定向碳纳米管独特的结构和性能使其成为碳纳米管领域的研究热点,而可控制备是其重点研究方向之一。概述了近年来垂直定向碳纳米管的常用制备方法(热化学气相沉积和等离子体增强化学气相沉积)及其影响因素,以及垂直定向碳纳米管在热界面、光电、场发射和传感器方面的研究进展,重点介绍了一些具有优异性能的研究领域以及存在的问题。     

预置镍化学气相沉积法制备定向碳纳米管(英文)

采用化学气相沉积法(CVD),在溅射了镍薄膜的硅基底上制备了定向碳纳米管薄膜。对镍薄膜的氨气预处理过程及其机理进行了研究。结果发现预处理后的岛状区域随着薄膜厚度的增加而增加,纳米粒子区域的变化则与之相反。对5nm的镍薄膜进行预处理能获得细化和均匀分布的纳米粒子,有利于定向碳纳米管的生长。碳纳米管的生长过程及其细微结构与温度有很大关系。碳源的分解、碳原子在催化剂内部的扩散以及催化剂粒子的团聚三者之间的竞争决定了碳纳米管的生长情况。本文分析了碳纳米管的顶部生长模式及该模式下催化剂粒子的形态变化。     

衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有Ta缓冲层和Ni催化剂层的Si衬底上制备了准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了它们的生长和结构随温度的变化.结果表明生长的准直碳纳米管是竹节型结构,其直径随衬底温度的降低而减小,生长速率随衬底温度的升高有一极值.从催化剂在衬底温度作用下的变化开始,分析了衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响.     

定向碳纳米管阵列在石英玻璃基底上的模板化生长研究

分别以带有刻痕的石英玻璃和溅射过Au膜的石英玻璃为生长基底,通过催化裂解二茂铁和二甲苯混合物的方法,在基底上制备出了模板化的定向碳纳米管(CNT)阵列,扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察表明:在这两种基底上生长的定向碳纳米管阵列的模板化程度都很高,其中的碳纳米管多为直径在20～50nm的多壁管(MWNT),且具有很好的定向性。本文还分析、对比了基底材料对定向碳纳米管生长的影响,初步探讨了定向碳纳米管模板化生长的形成机制。     

辉光放电和压强对准直碳纳米管生长的影响

利用负偏压增强热丝化学气相沉积系统在沉积有过渡层Ta和催化剂层NiFe的Si村底上制备出准直碳纳米管，并用扫描电子显微镜研完了它们的生长和结构，结果表明辉光放电和压强对其生长和结构有极大的影响。若无辉光放电产生，碳纳米管是弯曲的，有辉光放电时，碳纳米管是准直的。当压强较大时，准直碳纳米管较容易生长，并且随着压强的减小，其平均直径减小和平均长度增大。但压强为5Pa时，准直碳纳米管却不能够生长。最后，分析和讨论了辉光放电和压强对准直碳纳米管生长和结构的影响。     

特定手性单壁碳纳米管的可控生长

单壁碳纳米管具有优异的电学、光学、热学、力学等性能,可能成为未来纳米器件的支撑材料之一。实现碳纳米管的结构可控生长制备依然面临着严峻的挑战。其中手性控制是单壁碳纳米管可控制备的最大挑战,它的实现标志着直径、壁数、手性角及导电属性等的可控制备。以特定手性单壁碳纳米管的可控生长为中心,分别综述了利用化学气相沉积法在粉体生长与表面生长两方面实现手性可控生长的研究进展,并在此基础上总结出基本思路,为实现单一手性碳纳米管的可控制备奠定基础。     

Low Temperature Growth of Vertically Aligned Carbon Nanotubes via Floating Catalyst Chemical Vapor Deposition Method

Synthesis of carbon nanotubes (CNTs) below 600℃ using supporting catalyst chemical vapor deposition method was reported by many research groups.However,the floating catalyst chemical vapor deposition received less attention due to imperfect nanotubes produced.In this work,the effects of varying the preheating temperature on the synthesis of CNT were investigated.The reaction temperature was set at 570℃.The preheating set temperature was varied from 150 to 400℃ at 50℃ interval.Three O-ring shape heating mantels were used as heating source for the preheater.In situ monitoring device was used to observe the temperature profile in the reactor.Benzene and ferrocene were used as the carbon source and catalyst precursor,respectively.Vertically aligned CNTs were synthesized when the preheating temperature was set at 400℃.When the preheating temperature was increased up to 400℃,both the length and the alignment of CNTs produced were improved.     

定向碳纳米管薄膜的制备

以二茂铁为催化剂前驱体,氢气为载气,乙炔为碳源,硅片作衬底,用化学气相沉积法,采用不同的催化剂引入方式,在700℃下分别制备出定向碳纳米管薄膜及非定向碳纳米管薄膜.并基于实验结果对影响生长定向碳纳米管的因素进行分析,表明催化剂颗粒的诱导作用是导致生长定向碳纳米管的重要原因.