Abstract
本研究利用熱裂解化學氣相沉積法，在一大氣壓下於矽基板上成長單壁奈米碳管(SWNT)。實驗方法為以Fe或Co-Fe合金為催化劑、甲烷為碳源，以氬氣與氫氣的混合氣為攜帶氣體；藉由改變催化劑的退火時間、溫度，碳管的成長時間、溫度，氣體流量，以獲致單壁奈米碳管的最佳成長條件。成長後的碳管分別以拉曼光譜與場發射掃描式電子顯微鏡做結構與外觀型態的分析。初步結果顯示，不同的催化劑所需的成長條件也不同。以Fe為催化劑，其最佳的成長條件為900℃下退火20分鐘，甲烷與混合氣的氣體流量則分別是50與1000 sccm，成長時間為15分鐘；以Co-Fe合金作為催化劑時，較佳的成長條件是900 ℃下退火20分鐘，並以甲烷/混合氣=50/1000 sccm成長碳管5分鐘。由拉曼光譜分析，在此二成長條件下的碳管具有較佳的石墨結晶結構，且相對的SWNT量也較多，SWNT的直徑大約在1.1~1.3 nm之間。此外在800 ℃下較佳的成長條件為合金催化劑經過30分鐘的退火，並以甲烷200 sccm及混合氣1000 sccm成長15分鐘，可發現在溫度較低時需要較長的退火時間以及較大的甲烷流量才可獲致SWNT，且在較低的溫度中Fe催化劑表現較差。而當溫度高達1000 ℃時，在本系統中難以成長單壁碳管。