Abstract
摘要 本研究主要是利用濕式方式製備Co-Mo/Al2O3觸媒在Si基板上，成長高選擇性單層奈米碳管，俾利應用在奈米碳管元件發展。在實驗初期，觸媒?燒於還原氣氛下，並利用甲烷及乙烯當作碳源氣體成長奈米碳管，雖然透過拉曼光譜儀鑑定成長出的碳管含有單層奈米碳管特徵峰訊號，但是經由HRTEM觀察其產率(yield)不高，且結構仍存許多缺陷，管壁易粘黏非晶質碳，常與多層奈米碳管夾雜生長。最後經利用選用適當觸媒配(Co:Mo=2:3)並控制?燒環境及溫度(600℃;air)外，在碳源氣體上選用甲烷氣體，似乎能有效功的解決上述碳管品質不良等問題，而得到高品質、高選擇性的單層奈米碳管。除此之外在單層奈米碳管的直徑分佈上透Raman光譜統計分析，似乎在成長碳管前的表面結構物(CoMoO4)越單純，直徑分佈範圍有較集中(1.3~1.7 nm)之趨勢。反之，若結構物越複雜(同時有CoO、CoMoO4、CoAl2O4存在)，因為成長碳管金屬觸媒來源增多，所以對單層奈米碳管直徑分佈範圍越容易發散(1.1~2nm)。另外本實驗中對鉬元素功能也有一些觀察到的現象，大致推論(1)在乙烯系統中，可以使碳管於較低溫度(750℃)產率增加，其主要原因是金屬觸媒鈷與鉬形成化合物使得金屬鈷從氧化物中還原行為提早發生。(2)在適當觸媒配比及?燒環境控制情形下，因為Co與Mo元素形成觸媒表面結構物，使得抑制低溫時鈷金屬被還原出來的作用，有利於單層奈米碳管成長。最後本實驗濕式方式製程Co-Mo/Al2o3觸媒可負載於各式基板成長出含單層奈米碳管(網路狀及垂直狀)，並利用傳統黃光微影製程或圖形轉印及利用PMMA當模板技術成功定義出圖形，成長碳管，對奈米碳管元件發展，有所挹注。