سنتز و مشخصه‌يابي نانولوله‌هاي كربني عمودي به روش رسوب بخار شيميايي

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

در اين پژوهش تاثير ضخامت كاتاليزور كبالت Co، زمان سنتز، لايه سدكننده آلومينيم Al و گاز حامل در رشد نانولوله‌هاي كربني روي زير لايه‌هاي سيليكون Si با استفاده از هيدروكربن اتانول به روش رسوب بخار شيميايي (CVD) بررسي شد و ضخامت Co از 1 تا 10 نانومتر و زمان رشد از 10 تا 120 دقيقه تغيير داده شدند. توزيع اندازه ذرات Co، شكل و اطلاعات ساختاري نانولوله‌هاي كربني با ميكروسكوپ الكتروني روبشي و طيف‌سنجي رامان بررسي و مشخصه‌يابي شدند. مشخص شد كه اندازه نانوذرات Co، چگالي و رشد عمودي نانولوله‌ها به ضخامت Co وابسته است. نانولوله‌هاي كربني عمودي با استفاده از ضخامت 1 و 5 نانومتر از Co رشد داده شدند و با افزايش ضخامت به 7 و 10 نانومتر ساختارهاي اسپاگتي مانند از نانولوهاي كربني مشاهده شدند. با افزايش زمان از 10 به 100 دقيقه چگالي نانولوله‌هاي كربني با ساختارهاي اسپاگتي مانند افزايش يافت و نتايج اين مطالعه نشان مي‌دهند كه مسموميت ذرات Co و اكسايش نانولوله‌هاي كربني سنتز شده براي زمان‌هاي بيشتر از 100 دقيقه رخ مي‌دهد. در غياب لايه Alهيچگونه رشدي مشاهد نشد و در غياب جريان گاز حامل در هنگام ورود اتانول به راكتور CVD ساختارهاي اسپاگتي مانند مشاهد شد.

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