Журнал компьютерной инженерии и информационных технологий

Синтез однослойных углеродных нанотрубок методом спиртового каталитического химического осаждения из паровой фазы в высоком вакууме с использованием катализаторов на основе металлов платиновой группы

Такахиро Маруяма

Для реализации применения однослойных углеродных нанотрубок (SWCNT) в электронных устройствах контроль хиральности и снижение температуры роста были важными проблемами. В настоящее время 3d-переходные металлы, такие как Fe, Co и Ni, широко используются в качестве катализаторов для роста SWCNT в химическом осаждении из паровой фазы (CVD). Однако из-за созревания Оствальда эти катализаторы склонны агрегировать при температуре роста, что приводит к увеличению как диаметра, так и распределения хиральности SWCNT. Мы выполнили рост SWCNT с помощью спиртовой каталитической CVD-системы с газовым источником, используя катализаторы металлов платиновой группы (Ru, Rh, Pd и Pt). Благодаря оптимизации подачи газообразного этанола с использованием системы CVD в высоком вакууме, SWCNT были выращены из этих металлов в диапазоне температур от 400 до 700ºC. В частности, SWCNT были выращены из катализаторов Rh даже ниже 300ºC. Независимо от металлов катализатора, диаметр и распределение хиральности выращенных SWCNT становились уже по мере снижения температуры роста. Диаметр большинства SWCNT, выращенных из катализаторов Pt, были ниже 1 нм, имея узкое распределение хиральности. Мы продемонстрировали, что катализаторы на основе металлов платиновой группы эффективны как для низкотемпературного роста, так и для узкого распределения хиральности. Основываясь на диаметре SWCNT и размере частиц катализатора, мы обсуждаем механизм роста SWCNT из катализаторов на основе металлов платиновой группы.