Разработка конструктивно-технологических методов высокоселективного синтеза ориентированных массивов углеродных нанотрубок на планарных подложках

• Автор: Павлов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Введение

1 Методы выращивания, механизмы роста и модели синтеза УНТ.

1.1 Высокотемпературные методы выращивания.

1.2 Синтез УНТ методом химического осаждения из парогазовой фазы

1.3 Механизмы роста углеродных нанотрубок.

1.4 Моделирование роста углеродных нанотрубок методом молекулярной динамики.

1.5 Анализ опыта селективного роста углеродных напотрубок

2 Разработка модельного аппарата для описания процессов синтеза УНТ

2.1 Разработка физикохимической модели формирования кластеровкатализатора роста УНТ.

2.2 Качественный анализ селективного роста на подложках кремния и диоксида кремния.

2.3 Анализ скорости рост и диффузии углерода в расплаве

2.4. Определение параметров растворимости углерода в железе и
формирования карбидов железа.
2.5. Анализ накопления и 1 перметал и дов в расплаве. Отравление
катализатора.
Выводы по главе 2.
3 Экспериментальное исследование и отработка методик селективного синтеза УНТ
3.1 Экспериментальное определение коэффициентов поверхностного натяжения кластеров катализатора синтеза УНТ.
3.2 Поверхностное натяжение при гетерогенном формировании кластеров
3.2 Огработка методик селективного синтеза.
3.2.1 Экспериментальное получение селективности
3.2.2 Отработка методик синтеза
Выводы по главе 3
4 Проведение электрофизических и технологических испытаний массивов УНТ в качестве проводников.
4.1 Разработка макетных установок синтеза углеродных структур
4.2 Разработка и изготовление тестовой конструкции для измерения вольтамперных характеристик массивов УНТ.
4.3 Измерения вольтамперных характеристик массивов УНТ
4.4 Анализ результатов измерения характеристик тестовых образцов
4.5 Влияние постобработки образцов на характеристики массивов УНТ.
4.7 Расчет параметров массивов УНТ на основе экспериментальных данных.
4.8 Выводы по главе 4
Выводы по диссертации
Список литературы


I. Физико-химическая модель формирования капель инжектируемого катализатора для синтеза УНТ из газофазной среды, основанная на анализе гомогенных и гетерогенных процессов, протекающих при образовании кластеров. В модели учтен коэффициент поверхностного натяжения, оказывающий значительное влияние на распределение размеров кластеров. П. Физико-химическая модель, описывающая механизм селективного синтеза УНТ. В модели учитывается зависимость концентрации углерода и карбида железа в катализаторе от эффективного коэффициента поверхностного натяжения расплава, который определяется типом подложки и размером кластера катализатора. III. Методика, основанная на экспериментальных данных и разработанной физико-химической модели формирования кластеров катализатора, позволяющая контролировать распределение размеров кластеров в зависимости от параметров синтеза. IV. Методики получения высокоселективного синтеза массивов УНТ на подложках различных материалов микроэлектроники, основывающиеся на теоретическом и экспериментальном подборе концентраций углеводорода и катализатора, соотношения коэффициентов поверхностного натяжения материалов и температурных параметров синтеза, так же позволяющих контролировать характеристики получаемых массивов УНТ. X Международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы», г. Ульяновск, . Школа молодых ученых «Физические проблемы наноэлектроники, нанотехнологий и микросистем», г. Ульяновск, . Российская конференция с международным участием «Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения» (УКИ-) (институт РАН им. Трапезникова), г. Москва, . Первый Международный форум по нанотехнологиям: ИиБпапоСесЬ’ОЗ, г. Москва, . Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - ", г. Москва, . Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - ", г. XI Международная конференция «Опто-, наноэлсктроника, нанотехнологии и микросистемы», г. Ульяновск, . Школа молодых ученых «Физические проблемы наноэлектроники, нанотехнологий и микросистем», г. Ульяновск, . Юбилейная научно-техническая конференция посвященная -ти летию в/ч 0, г. Железнодорожный, . Международная конференция «Инноватика - », г. Второй Международный форум по нанотехнологиям: Кияпапо1есЬ’, г. Москва, . Международная научно-техническая конференция «Технологии микро- и наноэлсктроники и микросистем ной техники», г. Москва, . Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - ", г. Москва, . Школа молодых ученых «Современные проблемы наноэлектроники, нанотехнолог ий, микро- и наносистем», г. Ульяновск, . По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе 6 статей, из них 3 статьи в журналах из списка ВАК. Со дня открытия углеродных нанотрубок Ишимой в г. Высокотемпературный метод основан на испарении графита тем или иным способом, например, лазером. Среднетемпературные методы - это методы транспортных реакций, основанные на химическом осаждсиии из паровой фазы. Высокотемпературные методы были впервые использованы в г [3]. Испарялся фафит при температурах выше температуры испарения ( °С) и при. Высокотемпературные методы разделяются на две основные группы: дуговой разряд между графитовыми электродами и испарение импульсным лазером. При дуговом разряде один из графитовых электродов (анод) содержит частицы катализаторов, а именно Ре, №, Со или редкоземельные элементы. На рисунке 1. УНТ в дуговом разряде. Реактор дугового разряда состоит из цилиндра диаметром см и длиной порядка 1 м. Рабочая зона реактора предварительно откачивается, а потом заполняется инертным газом, давление которого составляет порядка 0 мбар. Ток дуги при этом составляет более Л. В целях диагностики, излучение реакционной камеры фокусировалось линзой на щель спектрометра, и определялось наличие и интенсивность линии излучения Сг* [4]. По положению линии можно судить о температуре смеси. Температура в области дуги > °С.