سنتز و مشخصه‌یابی نانولوله‌های کربنی عمودی به روش رسوب بخار شیمیایی

نویسندگان

دانشکده فیزیک، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

در این پژوهش تأثیر ضخامت کاتالیزور کبالت Co، زمان سنتز، لایه سدکننده آلومینیم Al و گاز حامل در رشد نانولوله‌های کربنی روی زیر لایه‌های سیلیکون Si با استفاده از هیدروکربن اتانول به روش رسوب بخار شیمیایی (CVD) بررسی شد و ضخامت Co از 1 تا 10 نانومتر و زمان رشد از 10 تا 120 دقیقه تغییر داده شدند. توزیع اندازه ذرات Co، شکل و اطلاعات ساختاری نانولوله‌های کربنی با میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف‌سنجی رامان بررسی و مشخصه‌یابی شدند. مشخص شد که اندازه نانوذرات Co، چگالی و رشد عمودی نانولوله‌ها به ضخامت Co وابسته است. نانولوله‌های کربنی عمودی با استفاده از ضخامت 1 و 5 نانومتر از Co رشد داده شدند و با افزایش ضخامت به 7 و 10 نانومتر ساختارهای اسپاگتی مانند از نانولوهای کربنی مشاهده شدند. با افزایش زمان از 10 به 100 دقیقه چگالی نانولوله‌های کربنی با ساختارهای اسپاگتی مانند افزایش یافت و نتایج این مطالعه نشان می‌دهند که مسمومیت ذرات Co و اکسایش نانولوله‌های کربنی سنتز شده برای زمان‌های بیشتر از 100 دقیقه رخ می‌دهد. در غیاب لایه Alهیچگونه رشدی مشاهد نشد و در غیاب جریان گاز حامل در هنگام ورود اتانول به راکتور CVD ساختارهای اسپاگتی مانند مشاهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and Characterization of Vertically Aligned Carbon Nanotubes by Chemical Vapor Deposition (CVD)

نویسندگان [English]

  • M. Makenali
  • M. Nakhaee Badrabadi
  • R. Ajeian
School of Physics, Iran University of Science and Technology
چکیده [English]

In this study, the effect of Co catalyst thickness, growth time, Al- blocking layer and carrier gas (Ar) on growth of CNTs upon Si substrate using ethanol as carbon source by chemical vapor deposition (CVD) was investigated; the thickness of Co film and growth time were varied from 1 to 10 nm and 10 to 120 min respectively. Structural information of CNTs, morphology and size distribution of catalysts were studied by scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectroscopy. It was found that grain size of Co nano-particles and density and alignment of CNTs depend on thickness of Co film. Vertically aligned CNTs have been grown on 1 and 5 nm Co films and by increasing Co thickness to 7 and 10 nm, spaghetti-like structure of CNTs is observed. By increasing the growth time from 10 to 100 min, the density of spaghetti structure is increased, and results of this study show that Co poisoning and CNT burning occur for growth times more than 100 min. In absence of Al layer no CNT growth was observed and without carrier gas during ethanol feed into CVD chamber, low density of CNTs with spaghetti-like structure was seen.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Carbon nanotubes
  • Co-catalyst thickness
  • Growth time
  • Scanning electron microscopy
  • Raman spectroscopy