Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Методы получения
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Методы получения
Зависимость количества стенок в нанотрубке от температуры CVD синтеза
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Методы получения ориентированных нанотрубок
Ориентированные пучки нанотрубок создают химическим разложением углеводородов на кремниевых подложках с заданной топологией элементов из каталитического материала.
у г л е р о д н а я |
к а т а л и з а т о р |
|
|
н а н о т р у б к а |
у г л е р о д н а я |
||
|
|||
|
|
н а н о т р у б к а |
|
|
S i O 2 |
S i O 2 |
|
S i п о д л о ж к а |
|
S i п о д л о ж к а |
.
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Методы получения горизонтально ориентированных нанотрубок
В одном из способов на поверхности подложки создаются кремниевые столбики, вершины которых покрывают катализатором. На них зарождаются и растут как отдельные нанотрубки, так и целые гроздья нанотрубок. Достигнув ближайшего соседнего столбика, нанотрубка закрепляется на нем за счет сил ван-дер-ваальсовского взаимодействия. Так формируется сеть из нанотрубок, в которой они как мостики переброшены между кремниевыми столбиками. Контролируемый рост нанотрубок можно осуществить и на окисленной кремниевой подложке с элементами из каталитического материала. Мостики из нанотрубок формируются между каталитическими элементами. Лишние нанотрубки и их пучки удаляются с использованием атомного силового микроскопа.
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Методы получения горизонтально ориентированных нанотрубок
Типичная длина создаваемых таким образом нанотрубок составляет 1 – 200 мкм. Взаимодействие между нанотрубками и элементами, к которым они прикрепились, а также между нанотрубками и подложкой достаточно сильно, чтобы выдержать механические воздействия, связанные с проведением последующих литографических процессов.
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Методы получения горизонтально ориентированных нанотрубок
а – ориентация электрическим полем; b – ориентация в потоке газа; c – ориентация на вицинальной поверхности; d - ориентация в зависимости от параметра решетки на поверхности
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Методы получения горизонтально ориентированных нанотрубок – ориентация электрическим полем
Электрическое поле возникало между канавками поли- кристаллического кремния (возможен и металлический катализатор) путем приложения напряжения смещения 5 – 200 В. Оказалось, чем больше напряжение смещения, тем больше наблюдался эффект ориентации, вызванный большой анизотропией поляризации из-за удлиненной формы (полупроводниковые нанотрубки) и магнитными свойствами металлических нанотрубок.
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Методы получения горизонтально ориентированных нанотрубок – ориентация в потоке газа
Подложку с катализаторам помещают в центральную зону камеры CVD при 900° С на короткий промежуток времени. При этом нагрев подложки с катализатором и окружающего газа происходит с различными скоростями. В результате чего конвекционный поток ориентирует кончик нанотрубки.
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Методы получения горизонтально ориентированных нанотрубок – ориентация на вицинальной поверхности
Углеродные нанотрубки (carbon nanotubes)
Методы получения горизонтально ориентированных нанотрубок – ориентация в зависимости от морфологии поверхности
Движущая сила, приводящая к ориентированию, заключается в использовании рельефа поверхности (поверхностная реконструкция, морфология) подложки
(кварц, сапфир, MgO, кремний после травления).