[發明專利]一種具有異質結的碳納米管垂直陣列結構的制備方法

有效

• 申請號: 201210345378.6
• 申請日: 2012-09-17
• 公開（公告）號: CN102862974A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 侯鵬翔;宋曼;劉暢;成會明
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C01B31/02
• 分類號: C01B31/02;B82Y40/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種具有異質結的碳納米管垂直陣列結構的制備方法，其特征在于，以沉積在Si基片或SiO_X/Si基片上的鐵為催化劑，碳源為碳氫有機物，含氮碳源為乙腈，采用化學氣相沉積法，先在Ar/H₂混合氣氛下，用碳氫有機物合成未摻雜的碳納米管，根據需要生長一段時間后，用Ar氣載入乙腈蒸氣，生長氮摻雜碳納米管，獲得不同結構的氮摻雜/未摻雜碳納米管垂直陣列。

2.按照權利要求1所述的具有異質結的碳納米管垂直陣列結構的制備方法，其特征在于，鐵沉積在Si基片或SiO_X/Si基片上的方法采用離子束輔助沉積法，沉積鐵膜的厚度為：0.5nm～10nm。

3.按照權利要求1所述的具有異質結的碳納米管垂直陣列結構的制備方法，其特征在于，碳源為乙烯、乙炔或乙醇。

4.按照權利要求1所述的具有異質結的碳納米管垂直陣列結構的制備方法，其特征在于，氮摻雜量為：0.1～5at%。

5.按照權利要求1所述的具有異質結的碳納米管垂直陣列結構的制備方法，其特征在于，異質結的個數、長度、結構精確可控，異質結的個數范圍為1～10個，摻雜及未摻雜部分碳納米管垂直陣列結構的長度可控范圍為1μm～5mm，異質結的結構：直徑為2～50nm，長度為5nm～100nm，氮摻雜碳管為竹節狀或管狀。

6.按照權利要求5所述的具有異質結的碳納米管垂直陣列結構的制備方法，其特征在于，異質結的個數通過改變含氮碳源通入的次數來控制，長度通過碳源、含氮碳源的通入時間、碳管生長溫度、催化劑濃度控制，異質結碳管的彎曲度、直徑、結晶度通過調控氮摻雜量進行調控。

7.按照權利要求1所述的具有異質結的碳納米管垂直陣列結構的制備方法，其特征在于，異質結分界處結構明顯、過渡區短而均勻，過渡區在50nm以內。

8.按照權利要求1所述的具有異質結的碳納米管垂直陣列結構的制備方法，其特征在于，催化劑在Ar/H₂混合氣氛、650～850℃下處理5～60分鐘，然后將催化劑推至低溫區，低溫區的度為20～30℃。

9.按照權利要求1所述的具有異質結的碳納米管垂直陣列結構的制備方法，其特征在于，異質結陣列結構的生長溫度為700～1000℃，到達生長溫度后，將沉積有催化劑的Si基片或SiO_X/Si基片推至反應區，通入碳源開始生長碳納米管垂直陣列，根據需要生長一段時間后，將通入含氮碳源，調低碳源的流量，碳源的流量最低為零，從而獲得未摻雜/氮摻雜的碳納米管異質結垂直陣列。