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本论文论述了我们在制备碳纳米管阵列过程中所做的初步尝试工作。我们首先对制备碳纳米管簇的非常重要的一个环节—催化剂的制备进行了研究,试图精确量化催化剂的性质。除了利用物理方法—磁控溅射技术,制备作为催化剂的镍薄膜外,我们主要尝试了一种使用光刻剥离方法(lift-off)利用原子力显微镜进行镍纳米薄膜的高精度的测量,试图通过精确控制过渡金属膜厚度,来控制催化剂颗粒尺寸,我们已经能够制备并且精确测量出纳米级催化剂薄膜和颗粒的厚度。我们还对制备碳纳米管阵列所用的催化剂薄膜的预处理条件的进行了大量的实验,以实现精确控制和考察各个环节对碳纳米管阵列的影响。我们还设计并考察了隔离层对制备碳纳米管阵列的影响。我们也用磁控溅射设备制备了作为隔离层的TiN薄膜。
在定向碳纳米管阵列制备方面,我们分别用氧化硅(SiO2)和氮化钛(TiN)做隔离层,以硅为基片,利用MPECVD(Multi-plasmaenhancedCVD)设备,以氢气(H2)为载气,以乙炔为碳源气体,制备上述定向碳纳米管阵列。合成的方法有两种,第一种方法是用等离子体增强化学气相沉积法(PECVDPlasma-enhancedCVD),在直流电场或射频模式下得到了碳纳米管阵列。第二种方法是用热解CVD法。我们围绕这两种方法进行了大量的实验,用两种方法制备定向碳纳米管阵列,并且都得到两种不同的结果较好的定向碳纳米管阵列,我们得出了各个生长参数对碳纳米管阵列的影响。在实验的基础上我们还尝试对碳纳米管生长机理进行解释。