催化剂刻蚀方式对碳纳米管形貌的影响-论文.pdf

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1、第26卷第3期纺织高校基础科学学报Vo1．26，No．32013年9月BASICSCIENCESJOURNALOFTEXTILEUNIVERSITIESSept．，2013文章编号：1006-8341(2013)03—0403—03催化剂刻蚀方式对碳纳米管形貌的影响席彩萍(渭南师范学院物理与电气工程学院，陕西渭南714000)摘要：采用等离子体增强化学气相沉积技术，以czHz、Hz和N2为反应气体，制备出碳纳米管薄膜．利用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱仪对其进行表征．结果表明，催化荆刻蚀方式对碳纳米管薄膜的生长起着重要作用，获得定向性好、密度适

2、中、杂质缺陷少的碳纳米管的最合适的刻蚀方式为热刻蚀．关键词：碳纳米管；刻蚀方式；扫描电镜(SEM)；拉曼光谱中图分类号：O484文献标识码：A0引，言1991年，日本电镜学家Iijima通过高分辨电子显微镜观察电弧蒸发石墨产物时，发现了一种新型的碳晶体——碳纳米管CNTs(Carbonnanotubes)[1]．由于奇异的结构与性能，备受世人的关注．因此，掀起了一股研究CNTs的热潮．关于碳纳米管的制备就显得更为重要，目前为止，人们已深入地研究了CNTs的制备工艺引，包括电弧法、激光蒸发法、化学气相沉积法及模板法等啪．由于所需设备和工艺相对简

3、单，并且制备的CNTs排列整齐、分布均匀、定向性好Ⅲ、杂质缺陷少，化学气相沉积法(CVD)应用最为广泛．本文利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备CNTs．不仅在较低温度下得到定向性好、杂质少、排列整齐的CNTs，而且重复性良好．然而，在PECVD法制备过程中，各种因素(包括催化剂、沉积压强、碳源流量、生长时间等)严重影响着CNTs的产量和形态[5]．本文主要研究催化剂刻蚀方式对CNTs质量的影响，并对其生长机制进行探讨．1实验1．1仪器采用中国科学院沈阳科学仪器研制中心生产的PECVD-450型等离子体增强化学气相沉积系统，基片

4、用硅片(100)，催化剂为镍薄膜，反应气体使用纯度99．9％的C2H、H和N．1．2方法首先将两电极擦拭干净，清理真空室．将镀有镍薄膜的硅片切成1cm2左右的小片，用酒精棉和超声波振荡清洁基片表面，去除表面污垢后置于托盘上．待准备工作完成后，进行以下工艺过程操作：收稿日期：2013-04—01基金项目：陕西省教育厅科研基金资助项目(12JKo989)；陕西省教育科学规划项目(SGH12433)通讯作者：席彩萍(1979．)。女．陕西省蒲城县人，渭南师范学院讲师．E-mail：xicaiping1979@163．cord第3期催化剂刻蚀方式对碳

5、纳米管形貌的影响4052200通过SEM和Raman光谱分析，说明热刻蚀比2000等离子体刻蚀更有利于制备出高质量的碳纳米管，l800所以本实验催化剂预处理采用热刻蚀的方法．1600毯4003结束语200H’采用PECVD-450型等离子体增强化学气相000800沉积系统成功制备出定向碳纳米管，并且利用SU—隈600PRA55型扫描电镜和拉曼光谱仪对制备的CNTs400薄膜进行了表征．结果表明，在沉积碳纳米管的过程200中，催化剂采用热刻蚀比等离子体刻蚀制备出碳纳O100012001400160018002000米管的定向性更好，杂质缺陷更少

6、，符合实验的要图3不同刻蚀方式苄星米管R。m图求．参考文献：[13IIJIMAS．Helicalmicrotubulesofgraphiticcarbon[J]．Nature，1991，354：56—58．[2]SAVITAPSomani，PRAKASHRSomani，MTanemuraB．Catalyticgrowthofcarbonfilaments[J]．CurrentAppliedPhysics，2009，12(9)：146-148．[3]LIUJF，CHENHB，FENGJY．EnhancedthermalstabilityofNi

7、SifilmsonSi(111)substratesbyathinPtinterlayer[J]．JournalofCrystalgrowth，2000，220：488．[4]陆荣荣，吴永庆，朱德彰，等．裂解温度对CVD法制备多壁碳纳米管的影响[J]．光散射学报，2004(10)：270．[5]席彩萍，王六定，王小冬，等．沉积温度对PECVD制备碳纳米管形貌的影响[J]．人工晶体学报，2011，40(4)：939．[6]SBSinnott，RAndrews，QIAND，eta1．Modelofcarbonnanotubegrowththrou

8、ghchemicalvapordeposition[J]．ChemPhysLett，1999，315(1，2)：25．[7]WANGJJ，ZHUMY，OUTLAWR