化學(xué)氣相沉積法合成碳納米管陣列及其場(chǎng)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(chǎng)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(guò)改變催化劑的組成和制備方法以及合成條件等來(lái)控制碳納米管陣列的形貌和性質(zhì)，同時(shí)對(duì)CVD法生長(zhǎng)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(chǎng)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(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)方面都有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 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(guò)研究生長(zhǎng)過(guò)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(zhǎng)的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型。在這個(gè)彎曲控制的底部生長(zhǎng)模型中，碳納米管在生長(zhǎng)的初期生長(zhǎng)速度比較快并且非常穩(wěn)定，但是過(guò)一段時(shí)間以后生長(zhǎng)速度大幅度降低。研究表明，新生長(zhǎng)碳納米管的彎曲才是碳納米管生長(zhǎng)速度降低及終止的關(guān)鍵影響因素，這