催化剂薄膜厚度对向碳纳米管生长的影响.pptxVIP

催化剂薄膜厚度对定向碳纳米管生长的影响 主要内容 催化剂为Ni，碳源为C2H2，生长碳纳米管阵列。研究催化剂厚度对单晶硅上生长的碳纳米管结构和形貌的影响。 因PECVD要在一定真空下操作，对反应气氛要求严格，故采用TCVD。 实验方法 TCVD装置，程序控制升温，600℃时保温40min，同时通H2还原。800℃通NH3刻蚀12min。生长完成后关闭C2H2，在NH3或N2下降至室温。 结果与讨论 催化剂厚度 a）5nm b）10nm c）15nm d）20nm 不同厚度的镍膜在800℃刻蚀12min后的SEM图像 1.薄膜原始厚度对镍催化剂薄膜形态的影响分析 从右图可以看出，Ni的颗粒粒径随着催化剂沉积厚度的增加而增大，但颗粒分布越来越稀疏。 Ni颗粒平均直径和数密度与薄膜原始厚度的关系 可以明显观察到平均颗粒直径随原始厚度的增加而增加，而颗粒的数密度随原始厚度变化的趋势却相反。 原始厚度 2.镍膜厚度对定向碳纳米管薄膜的影响分析 催化剂厚度 a）5nm b）10nm c）15nm d）20nm 在不同镍膜厚度上生长的碳纳米管薄膜的 SEM 照片 从图中可以看出， a：取向好，细、不均匀，表面不平整。 b：取向好，均匀，生长密集，非晶碳少 c：单根有些弯曲 d：无取向性，粗细不均，形貌非常不好 催化剂厚度对碳纳米管尺寸的影响 ( a) 镍膜厚度对碳纳米管直径的影响 ( b) 镍膜厚度对碳纳米管长度的影响 结论 采用热 CVD 方法直接在平面硅基底上成功地制备出定向碳纳米管薄膜。研究结果表明，高温氨刻蚀后，纳米镍颗粒的平均直径一定程度上取决于薄膜的原始厚度，且颗粒密度也取决于薄膜原始厚度，由于氨气的介入，厚度为 5 ～ 10 nm 的镍催化剂薄膜具有高的颗粒数密度; 碳纳米管的直径随催化剂薄膜厚度单调增大，而其长度随催化剂厚度的增加先增加后减少，峰值出现在 10 nm 左右，其定向程度随催化剂厚度的增加是先增强后减弱。通过控制催化剂薄膜厚度来实现碳纳米管的可控生长，制备出优质的定向碳纳米管薄膜。