エアロゾル支援化学蒸気堆積によるウルトラロングマルチウォールカーボンナノチューブアレイの成長

自家製のエアロゾルネブライザーを使用して、垂直に整合したカーボンナノチューブ（VACNT）アレイを数ミリメートルで数ミリメートルにわたって合成することを可能にした新しいエアロゾル支援化学蒸気堆積（AACVD）プロセスを開発しました。この技術の重要な部分は、CNT合成の直前にフェロセンエタノールエアロゾルの熱分解を介した金属触媒ナノ粒子の現場形成でした。エアロゾル供給とCVDプロセスパラメーターの最適化を通じて、20分で非常に低い金属含有量を備えた4.38 mmのクリーンなvacntアレイを合成することができました。さらに、このような未解決の高さは、材料や水支援をサポートせずに非常に迅速に達成されることに注意する価値があります。低溶融温度金属でのCNT成長のほぼ完全な阻害を利用することにより、AACVDプロセスと従来のフォトリトグラピックパターンのゴールドラインのパターンを組み合わせることにより、パターン化されたvacntアレイを製造することができました。形態、純度、金属の含有量など、成長したナノチューブの特性が示されています。

Using a home-made aerosol nebulizer, we developed a new aerosol-assisted chemical vapor deposition (AACVD) process that made it possible to synthesize vertically-aligned carbon nanotube (VACNT) arrays with heights over a few millimeters routinely. An essential part of this technique was in-situ formation of metal catalyst nanoparticles via pyrolysis of ferrocene-ethanol aerosol right before CNT synthesis. Through the optimization of aerosol supply and CVD process parameters, we were able to synthesize clean VACNT arrays as long as 4.38 mm with very low metal contents in 20 min. Furthermore, it is worthy noting that such an outstanding height is achieved very quickly without supporting materials and water-assistance. By taking advantage of almost complete inhibition of CNT growth on low melting-temperature metals, we were able to fabricate patterned VACNT arrays by combining AACVD process with a conventional photolithograpic patterning of gold lines. Characterizations of as-grown nanotubes such as morphology, purity, and metal contents are presented.