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氨气浓度对碳纳米管生长影响的研究

王必本 , 张兵 , 郑坤 , 郝伟 , 王国菊 , 王波 , 朱满康 , 严辉

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.01.022

利用等离子体增强化学气相沉积系统,用CH4、NH3和H2为反应气体,在沉积有100nm厚Ta过渡层和60nm厚NiFe催化剂层的Si衬底上制备了碳纳米管,并用扫描电子显微镜研究了它们的生长和结构.结果表明当氨气浓度为20%、40%和60%时,碳纳米管的平均长度分别为3.88μm、4.52μm和6.79μm,而其平均直径变化不大,均在240nm左右.最后,分析讨论了氨气浓度对碳纳米管生长和结构的影响.

关键词: 碳纳米管 , 氨气浓度 , 生长速率

离子轰击碳膜形成碳尖端的研究

徐幸梓 , 王必本 , 高凤英 , 张力 , 曾丁丁

材料导报

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在沉积有碳膜的Si衬底上制备了碳尖端.利用原子力显微镜和显微Raman光谱仪对沉积的碳膜表征的结果表明碳膜是非晶碳膜,并且粗糙不平.用扫描电子显微镜对碳尖端表征的结果表明碳尖端的形貌与偏压电流有关,即随着偏压电流的增大,碳尖端的顶角减小,高度增大.由于在碳尖端形成的过程中,既有离子的沉积又有离子的溅射,结合有关等离子沉积和溅射的理论,建立了碳尖端的形成模型,并根据模型分析了实验结果.

关键词: 碳尖端 , 等离子体 , 化学气相沉积 , 离子轰击

N2对碳纳米管生长和结构的影响

王国菊 , 王必本 , 朱满康 , 郑坤

材料导报

用热丝化学气相沉积制备了碳纳米管,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了它们的结构.结果表明,用CH4和H2为反应气体制备的碳纳米管是弯曲和中空的,它们的直径较大,生长速率较低;在反应气体中加入N2气后,碳纳米管的平均直径减小,生长速率增大,它们是准直的和竹节型的.分析和讨论了N2对碳纳米管生长和结构的影响.

关键词: HFCVD , 碳纳米管 , 定向生长

碳纳米管在X射线管中的应用

徐幸梓 , 王必本 , 张兵 , 张力 , 曾丁丁

材料导报

迄今碳纳米管的制备技术业已成熟,正逐渐向它的应用进行研究.主要介绍了碳纳米管在X射线管中的应用,给出了两种碳纳米管场致发射X射线管.

关键词: 碳纳米管 , X射线管 , 场致发射

碳氮纳米结构材料的Raman和XPS分析

陈轩 , 陈玉安 , 徐幸梓 , 王必本

功能材料

利用等离子体增强热丝化学气相沉积在不同条件下制备了不同结构的碳氮纳米结构材料。用扫描电子显微镜（SEM）、显微Raman光谱仪和X射线光电子谱（XPS）仪对它们的形貌和结构进行了分析。SEM照片表明在不同的生长条件下可制备出碳氮纳米尖锥、碳氮柱。Raman谱中位于1350和1607cm-1的D和G峰,表明制备的碳氮纳米结构材料主要由sp2碳组成。根据D和G峰的强度比,估计的sp2碳颗粒为4nm。XPS谱在398.4eV处显示出与氮有关的峰,表明制备的碳氮纳米结构材料中含有氮。对N1sXPS谱的峰进行拟合后,发现位于398.4eV的峰由位于398.3和约400.0eV的两个峰组成,分别与sp3和sp2 C—N键有关,表明材料中的部分碳原子被氮原子所替代。

关键词: 碳氮纳米结构 , Raman谱 , X射线光电子谱

CVD金刚石膜的场发射机制

王必本 , 王万录 , 廖克俊 , 孔春阳

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2001.03.012

利用热灯丝化学气相沉积方法在光滑的钼上沉积了金刚石膜。用扫描电子显微镜和Raman 谱对金刚石膜进行了分析，结果表明金刚石膜是由许多金刚石晶粒组成，晶粒间界主要是石墨相，并且在膜内有许多缺陷。金刚石膜的场发射结果表明高浓度CH4形成的金刚石膜场发射阈位电场较低浓度CH4形成的金刚石为低。这意味着杂质（如石墨）和缺陷（悬挂键）极大地影响了膜的场发射性能。根据以上结果，提出了一种CVD金刚石膜的场发射机制即膜内的缺陷增强膜内的电场，石墨增大电子的的隧穿系数以增强CVD金刚石膜的场发射。

关键词: CVD金刚石膜 , 石墨 , 缺陷 , 场发射

衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响

王必本 , 邢涛

材料导报

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积在沉积有Ta缓冲层和Ni催化剂层的Si衬底上制备了准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了它们的生长和结构随温度的变化.结果表明生长的准直碳纳米管是竹节型结构,其直径随衬底温度的降低而减小,生长速率随衬底温度的升高有一极值.从催化剂在衬底温度作用下的变化开始,分析了衬底温度对碳纳米管生长和结构的影响.

关键词: 化学气相沉积 , 准直碳纳米管 , 衬底温度

负衬底偏压热灯丝CVD金刚石膜成核的研究

王万录 , 廖克俊 , 方亮 , 王必本 , 冯斌

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.1999.01.013

本文利用扫描电子显微镜和原子力显微镜研究了Si(100)衬底上热灯丝金刚石膜成核过程.在-240V和250mA下,在镜面抛光的Si(100)衬底上金刚石最大成核密度超过了1010cm-2.研究表明,负衬底偏压增强成核主要是发射电子和离子轰击的结果.

关键词: 热灯丝CVD , 金刚石薄膜 , 成电核子发射

离子轰击对准直碳纳米管生长的影响

党纯 , 王必本

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.01.028

利用负偏压增强热丝化学气相沉积系统,在辉光放电的情况下制备出准直碳纳米管,并用扫描电子显微镜研究了不同负偏压对准直碳纳米管生长的影响.结果表明随着负偏压的增大,准直碳纳米管的平均直径减小,平均长度增大.由于辉光放电的产生,在衬底表面附近形成阴极鞘层,以及在阴极鞘层内形成大量的离子和在衬底表面附近形成很强的电场导致了离子对衬底表面的强烈轰击.最后,分析和讨论了离子的轰击对准直碳纳米管生长的影响.

关键词: 准直碳纳米管 , 离子轰击 , 负偏压