辉光放电和压强对准直碳纳米管生长的影响

利用负偏压增强热丝化学气相沉积系统在沉积有过渡层Ta和催化剂层NiFe的Si村底上制备出准直碳纳米管，并用扫描电子显微镜研完了它们的生长和结构，结果表明辉光放电和压强对其生长和结构有极大的影响。若无辉光放电产生，碳纳米管是弯曲的，有辉光放电时，碳纳米管是准直的。当压强较大时，准直碳纳米管较容易生长，并且随着压强的减小，其平均直径减小和平均长度增大。但压强为5Pa时，准直碳纳米管却不能够生长。最后，分析和讨论了辉光放电和压强对准直碳纳米管生长和结构的影响。     

理论分析辉光放电对碳纳米管生长速率的影响

利用负偏压增强热丝化学气相沉积，在沉积过渡层Ta和催化剂NiFe层的Si衬底上制备了碳纳米管，并用扫描电子显微镜研究了它们的形貌。发现辉光放电后，碳纳米管的平均长度比无辉光放电时大，并且随着负偏压的增大而增大，即辉光放电增大了它们的生长速率。结合辉光放电和扩散理论分析了辉光放电对碳纳米管生长速率的影响，结果表明在生长碳纳米管的过程中，由于辉光放电的产生，碳在催化剂中的活度得到增强，从而增大了碳纳米管的生长速率。     

衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有Ta缓冲层和Ni催化剂层的Si衬底上制备了准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了它们的生长和结构随温度的变化.结果表明生长的准直碳纳米管是竹节型结构,其直径随衬底温度的降低而减小,生长速率随衬底温度的升高有一极值.从催化剂在衬底温度作用下的变化开始,分析了衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响.     

气体配比对硼掺杂碳纳米管生长特性的影响

采用电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积技术（ECR-CVD）,以Fe3O4纳米粒子为催化剂,CH4 、B2H6和H2为气源,在多孔硅基底上制备出了掺硼碳纳米管.研究了不同B2H6/CH4气体配比对碳纳米管生长特性的影响.使用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子谱（XPS）对样品的形貌、结构及组分进行表征.结果表明：B2H6对纳米管的生长具有较大影响.气源中含有少量的B2H6就会破坏纳米管的定向生长,使纳米管变得弯曲;随着气源中B2H6比例的增加,纳米管结构从中空结构转变为类竹节结构,多壁管外径由60 nm～90 nm增大至200 nm～250 nm,管壁由10 nm～20 nm增厚至70 nm～100 nm,表面变得粗糙,同时纳米管的生长速度降低;纳米管中的B/C原子比随着B2H6比例的增大而增大,当B2H6/CH4体积配比为2：1时B/C原子比增至28：72.     

用DBD-PECVD方法合成碳纳米管

在大气压、较低温度下合成碳纳米管(CNTs),对于大规模的工业生产具有重要的意义.本文介绍了一种介质阻挡放电等离子体增强化学气相沉积(DBD-PECVD)的方法,并利用该方法制备碳纳米管.实验是在约0.5个大气压、700℃下,通入氢气和甲烷的混合气体(CH4/H2为1∶10～1∶20),产生DBD等离子体;衬底为硅片;催化剂是用磁控溅射制备的Ni/Al薄膜,厚度分别为3nm和10nm.在扫描电镜下观察发现,碳纳米管的生长符合底端生长模式.在透射电镜下观察,碳纳米管没有竹节状结构.拉曼光谱分析表明,这种碳纳米管的结构缺陷比较多.     

定向/有序碳纳米管制备的研究进展

综述了国内外有序、定向碳纳米管制备的研究进展。着重介绍了模板法和等离子体增强化学气相沉积技术在碳纳米管制备方面的应用，并就制备原理、影响因素等作了简单介绍。     

热阴极辉光放电对金刚石膜沉积的影响

研究了在热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积金刚石膜过程中，热阴极辉光放电特性与金刚石膜沉积工艺的关系．结果表明，适当的阴极温度是保证大电流、高气压辉光放电的必要条件．阴极的温度影响辉光放电阴极位降区的放电性质．金刚石膜的沉积速率随着气体压力(16～20kPa)的升高而上升，在18.6kPa左右出现最高值，而阳极位降区电场强度的降低使膜品质下降．放电电流(8～12A)对沉积速率的影响与气体压力的影响具有相似的规律．     

低温等离子体增强化学气相沉积技术制备碳纳米管

由于等离子体在低温下具有高活性的特点,等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术可显著降低薄膜沉积的温度范围.通常条件下,高质量碳纳米管的生长要求800℃以上的基片温度,若能使该温度降到400℃以下,则对许多应用非常有利,如可以在玻璃基片上沉积碳纳米管场发射电极.目前,碳纳米管基纳电子器件的研制这一课题备受关注,如果能实现低温原位制备碳纳米管,则可能将纳电子器件与传统的微电子加工工艺结合并实现超大容量的超大规模集成电路.本文主要介绍近年来生长碳纳米管所采用的各种等离子体化学气相沉积技术,讨论影响碳纳米管生长特性的几个关键因素.     

负衬底偏压对碳纳米管生长的影响

利用负衬底偏压增强热灯丝化学气相沉系统制备了碳纳米管，用扫描电子显微镜研究了碳纳米管的生长，结果表明碳纳米管的生长随着负衬底偏压的增大先增强，然后减弱，并且出现了部分准直的碳纳米管，分析和讨论了负衬底偏压对碳纳米管生长的影响。     

非定向多壁碳纳米管制备过程中引入水对其生长的影响

用催化化学气相沉积法制备非定向多壁碳纳米管时,利用气体携带水进入反应区域,考察了水对碳纳米管生长的影响,并用透射电子显微镜对其形貌进行表征.结果显示,带入适量的水后,碳纳米管的产率可以得到较大提高,同时对碳纳米管形貌基本不产生影响.但水量太多或太少都会影响所得碳纳米管的产率,尤其当水过多时,还会对碳纳米管的产率产生较大影响.     

直接在金属基片上生长超长宏观定向碳纳米管

在水辅助氧化作用下，直接在金属镍片上生长出宏观上定向生长的螺旋状碳纳米管，其长度达到7mm，直径在100-200nm，测试其场发射特性，开启场强为1．6V／μm，最大发射电流密度可达6mA／cm^2。     

用ECR-CVD方法制备定向碳纳米管

以FeaO4纳米粒子为催化剂,CH4和H2为气源,采用电子回旋共振微波等离子体化学气相沉积技术(ECR-CVD)在多孔硅基底上制备出定向生长的碳纳米管.研究了气氛组成、气压、温度和反应时间对碳纳米管生长特性的影响.使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(Raman spectrum)表征了样品的形貌和结构.结果表明:气氛组成和气压影响了反应腔内离解碳的浓度,从而影响碳纳米管的成核、生长速度及定向生长;温度的变化改变催化剂的尺寸从而改变碳纳米管的直径,在过低的温度下碳纳米管不能实现定向生长;碳纳米管随着反应时间的延长而不断增长,但超过一定时间后催化剂颗粒被碳包覆而失去催化作用,生长停止.     

Large scale synthesis of bundles of aligned carbon nanotubes using a natural precursor: turpentine oil

Bundles of aligned carbon nanotubes (ACNTs) have been synthesised by spray pyrolysis of turpentine oil (inexpensive precursor) and ferrocene mixture at 800°C. Turpentine oil (C₁₀H₁₆), a plant-based precursor was used as a source of carbon and argon as a carrier gas. The bundles of ACNTs have been grown directly inside the quartz tube. The as-grown ACNTs have been characterised through X-ray diffraction, Raman spectroscopy, scanning and transmission electron microscopic techniques. Scanning electron microscope images reveal that the bundles of ACNTs are densely packed and are of ～70–130?µm in length. High-resolution transmission electron microscopy and Raman spectroscopy observations indicate that as-grown multi-walled carbon nanotubes (CNTs) are well graphitised. These CNTs have been found to have outer diameters between ～15 and 40?nm. This technique suggests a low-cost route for the large-scale formation of ACNTs bundles.     

定向碳纳米管的化学气相沉积制备法

报道了一种简便有效的合成定向碳纳米管 (CNTs)的化学气相沉积 (CVD)制备方法。以铁为催化剂 ,乙炔为碳源 ,采用单一反应炉 ,直接在石英基底上沉积催化剂颗粒薄膜 ,成功合成了定向性好、管径均匀的高质量大密度的碳纳米管     

Catalyst effect on the preparation of single-walled carbon nanotubes by a modified arc discharge

Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) were prepared by a modified arc discharge furnace using 500?Torr helium as buffer gas at 600?°C. The effect of the catalyst type on the production of SWCNTs was studied by transmission electron microscopy, X-ray diffraction and Raman spectroscopy. The experimental results indicated that the catalyst composition plays an important role in the production rate and purity of the SWCNTs product. Fe-Ni-Mg and Co-Ni powder catalysts demonstrated excellent catalytic effect at a catalyst content of 3?wt%. The soot production rate was up to 15?g/hr and the mean diameter of SWCNTs was about 1.3?nm.     

碳纳米管微波损耗机理的探讨

研究表明,铁磁性纳米粒子能增强和改善碳纳米管的微波吸收性能,碳纳米管和聚合物的复合物可能成为性能优异的微波屏蔽与吸收材料.探讨了碳纳米管材料的微波损耗机理.     

沉积条件对CVD碳纤维生长的影响

用CH4、H2或包含NH3的混合气体为反应气体,利用负偏压增强热丝化学气相沉积方法在沉积有过渡层(Ta或Ti)和催化剂层(NiFe)的Si衬底上制备碳纤维,并用扫描电子显微镜研究了它们的生长和结构,结果发现不同的沉积条件对碳纤维的生长和结构有很大的影响。在无辉光放电的条件下,衬底温度较低时碳纳米管或纤维生长困难;提高衬底温度,能够弯曲生长;在辉光放电的条件下,则呈现定向生长的特点。     

碳纤维表面原位固相协同生长纳米碳管

在碳纤维(CF)表面直接原位生长碳纳米管(CNTs),可有效避免CNTs分散不均的问题,充分发挥二者的优势,对获得高层间性能的碳纤维增强树脂基复合材料(CNTs-CF/EP)具有重要的意义。本文对CF进行表面改性处理,在CF表面负载催化剂粒子,然后通过原位生长法并在助催化剂噻吩的协同作用下,在CF表面固相生长了CNTs。此方法得到的CNTs-CF,不仅有效避免CNTs在基体中的相互缠绕、难以分散等问题。而且由于生长CNTs的碳源主要来自CF,二者结合强度较高,对提高CNTs-CF/EP的层间性能非常有利。借助于SEM、XRD及FT-IR等分析测试手段,研究了催化剂Ni(NO_3)_2·6H_2O浓度对表面长有CNTs的CF的形貌、结构及其性能的影响。结果表明:在适当的催化剂浓度(0.2mol·L~(-1))负载中,CF表面能够生长出结合牢固、垂直生长且均匀分布的CNTs,但力学性能有所下降。     

Study of the vacuum purity influence on oxygen and nitrogen spectra properties in DC glow discharge

Spectra of two studied gases, oxygen and nitrogen, were investigated under various vacuum conditions during preparation of the discharge tube. The influence of the impurities on the spectral lines 777.4 and 844.7 nm, and atmospheric A-band in the case of oxygen discharge and on the second positive system of nitrogen molecule and the first negative system of ion N₂⁺ in the case of nitrogen discharge was studied.