化學(xué)氣相沉積法合成碳納米管陣列及其場發(fā)射性能的研究.pdf

1、碳納米管陣列是碳納米管發(fā)展的一個(gè)重要方向，由于具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它在場效應(yīng)晶體管、化學(xué)傳感器以及光學(xué)器件等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。本論文的工作主要是研究CVD法合成碳納米管陣列，通過改變催化劑的組成和制備方法以及合成條件等來控制碳納米管陣列的形貌和性質(zhì)，同時(shí)對CVD法生長碳納米管的機(jī)理進(jìn)行了探索。另外還研究了碳納米管陣列的場發(fā)射性能。 使用了兩種方法制備催化劑：旋涂法(spin-coating，化學(xué)法)和電子束蒸發(fā)法(物理法)

2、。在化學(xué)法制備催化劑過程中，分別將Fe-Mo體系催化劑負(fù)載在MgO、Al<,2>O<,3>和SiO<,2>三種載體上制成相應(yīng)的溶膠，通過旋涂法在預(yù)處理好的硅片上涂敷一定厚度的催化劑膜，經(jīng)過熱處理后，在一定的反應(yīng)條件下用CvD法合成碳納米管。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)e-Mo/MgO催化劑體系比較適合制備SWNTs，F(xiàn)e-Mo/A1203和Fe-Mo/SiO<,2>這兩種催化劑體系更易于合成MWNTs array，其中使用Al<,2>O<,3>為載

3、體時(shí)在催化劑制備方法和碳納米管陣列的生長方面都有獨(dú)特的優(yōu)勢。 使用電子束蒸發(fā)法制備的Fe/Al催化劑在CVD合成碳納米管陣列中也得到了很好的效果。通過研究生長過程中陣列的微觀結(jié)構(gòu)的變化，我們建立了一個(gè)關(guān)于彎曲一控制生長的生長動(dòng)力學(xué)模型。在這個(gè)彎曲控制的底部生長模型中，碳納米管在生長的初期生長速度比較快并且非常穩(wěn)定，但是過一段時(shí)間以后生長速度大幅度降低。研究表明，新生長碳納米管的彎曲才是碳納米管生長速度降低及終止的關(guān)鍵影響因素，這