[논문]Co-Ni 합금위에서 수직방향으로 정렬된 탄소나노튜브의 성장

류재은; 이철진; 이태재; 손경희; 신동혁

[국내논문] Co-Ni 합금위에서 수직방향으로 정렬된 탄소나노튜브의 성장
Growth of Vertically Aligned Carbon Nanotubes on Co-Ni Alloy Metal 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. C/ C, 전기물성·응용부문, v.49 no.8, 2000년, pp.451 - 454

류재은 (한양대 금속재료공학과·) , 이철진 (군산대 전기공학과·) , 이태재 (군산대 전기공학과) , 손경희 (군산대 전기공학과) , 신동혁 (한양대 금속재료공학과·)

Abstract ▼ AI-Helper

We have grown vertically aligned carbon nanotubes in a large area of Co-Ni codeposited Si substrates by the thermal CVD usign $C_2H_2$ gas. Since the discovery of carbon nanotubes, growth of carbon nanotubes has been achieved by several methods such as laser vaporization, arc discharge, and pyrolysis. In particular, growth of vertically aligned nanotubes is important to flat panel display applications. Recently, vertically aligned carbon nanotubes have been grown on glass by PECVD. Aligned carbon nanotubes can be also grown on mesoporous silica and Fe patterned porous silicon using CVD. In this paper, we demonstrate that carbon nanotubes can be vertically aligned on catalyzed Si substrate when the domain density of catalytic particles reaches a certain value. We suggest that steric hindrance between nanotubes at an initial stage of the growth forces nanotubes to align vertically and each nonotubes are grown in bundle.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

특히 수직 배향된 탄소나노튜브합성은 FED의 emitter 응용에 있어서 매우 중요한 사항이다’ 최근에 플라즈마 화학기상증착법을 이용하여 글라스 기판 위에서 수 직 배향된 탄소나노튜브합성 결과가 보고되었다[10] 또한 다 공질 실리카 기판에서 열 화학기상증착법을 이용하여 수직 배향된 탄소나노튜브합성[11]과 다공질 실리콘 기판위에 Fe 막을 패턴하여 수직배향된 탄소나노튜브를 역시 열 화학기상 증착법을 이용하여 합성한 결과가 보고되었다[121 그러나 다 공질기판을 이용한 탄소나노튜브의 합성법은 길이 조절이 쉽지 않고 또한 다공질 기판에서는 구멍의 크기가 일정하지 않아서 탄소나노튜브의 직경의 조절이 어려운 실정이며, 또한 아직까지 수직 배향된 탄소나노튜브의 성장 메카니즘이 명확 하게 밝혀지지 않고 있다. 본 논문에서는 열 화학기상증착법 을 이용해서 코발트-니켈 합금막이 증착된 실리콘 기판에서 의 수직 배향된 탄소나노튜브의 합성을 고찰하고자 한다.

제안 방법

비저항이 10-20 Qcm인 P형 실리콘기판에 두께가 300 nm 인 열산화막을 성장시켰다. 산화막위에 진공증착기를 사용하여 진공도가 10 ° Torr인 상태에서 상온으로 코발트-니 켈 합 금막을 1:L5의 비율로 약 100-300 nm 두께로 증착시켰다. 산화막위에서 전이금속이 잘 접착되도록 아르곤 분위기에서 400 ℃ 온도로 20 min 동안 열처리를 실시하였다.
열처리된 시료들은 HF 용액에서 100-200 sec 동안 표면처리를 한 후 석영보트를 사용하여 열CVD의 반응로 내부로 20 mm x 30 mm크기의 시료를 집어넣었다. 온도를 상승시키는 동안 전이 금속의 산화를 방지하기 위하여 850 ℃ 온도에 도달하기까지 아르곤가스 200 seem을 반응로 내부로 공급한 후, 850 ℃에서 5-20 min 동안 암모니아 가스를 80 seem 공급하여 전이 금속의 표면을 식각하였다. 이어서 850-900 ℃ 온도에서 아 세틸렌가스를 10-20 min 동안 15-40 seem 정도를 반웅로 내 부로 흘려주어 탄소나노튜브를 성장시켰다.
열 화학기상증착법으로 Co-Ni 합금막이 증착된 편평한 실 리콘기판위에 대면적으로 균일하게 탄소나노튜브를 수직방향으로 정렬시켜 합성시켰다. 연구결과에 의하면 전이금속 입 자의 밀도가 적정수준에 도달될 경우, 전이금속막위에서 탄소 나노튜브가 수직으로 정렬되어 성장되는 것을 확언할 수 았 었다 ’ 성장의 초기단계에서는 탄소나 노튜브사이에서 steric hindrance에 의해서 나노튜브가 수직으로 합성되었다,

대상 데이터

비저항이 10-20 Qcm인 P형 실리콘기판에 두께가 300 nm 인 열산화막을 성장시켰다. 산화막위에 진공증착기를 사용하여 진공도가 10 ° Torr인 상태에서 상온으로 코발트-니 켈 합 금막을 1:L5의 비율로 약 100-300 nm 두께로 증착시켰다.

성능/효과

2cmT피크는 graphite sheet 결정구조가 결함을 가지거나 탄소나노튜브 외벽에 carbonaceous particle이 나노 튜브의 벽면에 존재하는 것을 의미한다. 따라서 Raman spectrum의 분석결과는 열 화학기상증착법에 의한 탄소나노 튜브가 다중벽 나노튜브이고 나노튜브 표면근처의 graphite sheet가 결함구조를 가지고 있으며, 또한 나노튜브의 벽면에 carbonaceous partiole이 존재하는 것을 보여준다.
본 연구결과 HF dipping과 암모니아 처리는 전이금속의 표면에서 고밀도의 핵 생성자리를 얻기위한 매우 중요한 과 정임을 알 수 있었다. NH₃ 처리가 없으면 탄소나노튜브는 균 일하게 성장될지라도 수직으로 정렬되지는 않았다.

후속연구

탄소나노튜브는 FED 및 전자방출원, 리 튬이온 2차전지전 극, 연료전지, 초소형 고밀도 반도체소자, STM이나 AFM의 Tip, 미세 시스템의 미세 연결선, 초미세 파이프, 액체 주입 장치 등의 적용이 가능하고 가스센서와 각종 의료장치의 부 속품으로서의 응용도 기대된다.

참고문헌 (12)

Iijirna, S. Helical microtubules of graphitic carbon. Nature (London) 354, 56-58 (1991)

상세보기
Journet C. et al. Large-scale production of single-walled carbon nanotubes by the electric-arc technique. Nature (London) 388, 756-758 (1997)

상세보기
Thess, A. et al. Crystalline ropes of metallic carbon nanotubes. Science 273, 483-487 (1996)

상세보기
Terrones, M. et al. Controlled production of aligned-nanotube bundled. Nature (London) 388, 52-55 (1997)

상세보기
Saito, Y. et al. Conical beams from open nanotubes. Nature (London) 389, 554-555 (1997)

상세보기
de Heer W. A. et al. A carbon nanotube field-emission electron source. Science 270, 1179-1180 (1995)

상세보기
Collins.n P. G., Zettl, A. Unique characteristics of cold cathode carbon nanoyube matrix field emitters. Phys. Rev. B55, 9391-9399 (1997)

상세보기
Wang, Q. H. et al. A nanotube-based field-emission flat panel display. Appl. Phys, Lett. 72, 2912-2913 (1998)

상세보기
Ren, Z. F. et al. Synthesis of large arrays of well-aligned carbon nanotubes on glass. Science 282, 1105-1107 (1998)

상세보기
Li, W. Z. et al. Large-scale synthesis of aligned carbon nanotubes. Science 274, 1701-1703 (1996)

상세보기
Fan, S. et al. Self-oriented regular arrays of carbon nanotubes and their field emission properties. Science 283, 512-514 (1999)

상세보기
Kong, J. et al. Synthesis of individual single-walled carbon nanotubes on patterned silicon wafers. Nature (London) 395, 878-881 (1998)

상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증