[發(fā)明專利]碳納米管陣列的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610157696.4
• 申請日: 2006-12-20
• 公開（公告）號: CN101205059A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳卓;魏洋;姜開利;范守善
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82B3/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳納米管陣列的制備方法，尤其涉及采用激光輔助化學(xué)氣相沉積法制備碳納米管陣列的方法。

背景技術(shù)

碳納米管是九十年代初才發(fā)現(xiàn)的一種新型一維納米材料。碳納米管的特殊結(jié)構(gòu)決定了其具有特殊的性質(zhì)，如高抗張強(qiáng)度和高熱穩(wěn)定性；隨著碳納米管螺旋方式的變化，碳納米管可呈現(xiàn)出金屬性或半導(dǎo)體性等。由于碳納米管具有理想的一維結(jié)構(gòu)以及在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等領(lǐng)域優(yōu)良的性質(zhì)，其在材料科學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等交叉學(xué)科領(lǐng)域已展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，在科學(xué)研究以及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上也受到越來越多的關(guān)注。

目前比較成熟的制備碳納米管的方法主要包括電弧放電法(Arcdischarge)、激光燒蝕法(Laser?Ablation)及化學(xué)氣相沉積法(Chemical?VaporDeposition)。其中，化學(xué)氣相沉積法和前兩種方法相比具有產(chǎn)量高、可控性強(qiáng)、與現(xiàn)行的集成電路工藝相兼容等優(yōu)點(diǎn)，便于工業(yè)上進(jìn)行大規(guī)模合成，因此近幾年備受關(guān)注。

用于制備碳納米管的化學(xué)氣相沉積法一般包括傳統(tǒng)熱化學(xué)氣相沉積法(Thermal?Chemical?Vapor?Deposition，CVD)、等離子化學(xué)氣相沉積法(PlasmaChemical?Vapor?Deposition，PCVD)和激光輔助化學(xué)氣相沉積法(Laser-Induced?Chemical?Vapor?Deposition，LICVD)。

現(xiàn)有的激光輔助化學(xué)氣相沉積法一般以激光為快速加熱熱源，利用激光束直接照射在生長所需的基底上使其溫度升高，達(dá)到生長所需的溫度。當(dāng)含碳反應(yīng)氣體流經(jīng)高溫基底表面時，受基底影響升溫，通過與基底上的催化劑作用，反應(yīng)氣體產(chǎn)生熱解或化學(xué)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)碳納米管的生長。

然而，現(xiàn)有的激光輔助化學(xué)氣相沉積法生長碳納米管有以下不足之處：首先，該方法一般需要在一密封的反應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行，并使得反應(yīng)氣體充滿整個反應(yīng)空間，其設(shè)備較為復(fù)雜，且難以制作大型的反應(yīng)爐用于在大面積玻璃基板上通過化學(xué)氣相沉積法生長碳納米管。其次，該方法采用激光束直接正面照射在碳納米管生長所需的基底上，由于激光場強(qiáng)度較高，容易破壞碳納米管的生長。

因此，確有必要提供一種改進(jìn)的激光輔助化學(xué)氣相沉積法，其無需在密封的反應(yīng)室，且可盡量減少正面照射時激光對碳納米管生長的破壞。

發(fā)明內(nèi)容

以下，將以實(shí)施例說明一種碳納米管陣列的制備方法。

一種碳納米管陣列的制備方法，其包括以下步驟：提供一基底；形成一光吸收層于上述基底表面；形成一催化劑層于上述光吸收層上；通入碳源氣與載氣的混合氣體流經(jīng)上述催化劑表面；以及，以激光束聚焦照射在上述基底表面從而生長碳納米管陣列。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述的碳納米管陣列的制備方法形成有一光吸收層位于催化劑層與基底之間。該光吸收層可有效吸收激光能量并加熱催化劑，可削弱激光場強(qiáng)度，可在一定程度上避免激光破壞新生長出來的碳納米管；同時，在反應(yīng)過程中可釋放碳原子促進(jìn)碳納米管的成核及生長，因此，本發(fā)明實(shí)施例碳納米管陣列的制備方法無需在一密封的反應(yīng)室內(nèi)進(jìn)行，方法簡單可控。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例碳納米管陣列的制造方法的流程示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例獲得的碳納米管陣列的掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

請參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例碳納米管陣列的制備方法主要包括以下幾個步驟：

步驟一：提供一基底。

本實(shí)施例中基底材料選用耐高溫材料制成。根據(jù)不同應(yīng)用，本實(shí)施例中基底材料還可分別選用不同材料，如，當(dāng)應(yīng)用于半導(dǎo)體電子器件時可選擇為硅、二氧化硅或金屬材料；當(dāng)應(yīng)用于平板顯示器時，優(yōu)選為玻璃。基底本身厚度不影響本實(shí)施例碳納米管陣列的生長，其也可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇不同厚度。

步驟二：在上述基底表面形成一光吸收層。

本實(shí)施例中，該光吸收層的制備方法包括以下步驟：將一含碳材料涂敷于上述基底表面，該含碳材料要求能與基底表面結(jié)合緊密；在氮?dú)猸h(huán)境中，將涂敷有含碳材料的基底在約90分鐘內(nèi)逐漸加溫到約300℃以上，并烘烤一段時間；自然冷卻到室溫形成一光吸收層于基底表面。