12196

12196

بررسي تأثير نرخ ورود گاز استيلن و فشار ، در رشد نانولوله هاي كربني به روش رسوب شيميايي بخار

كارشناسي ارشد

فيزيك - فيزيك حالت جامد

اسفند ماه 1391

اسفند ماه 1391

دكتر رسول اژئيان

چكيده نانو لوله هاي كربني با روش رسوب شيميايي بخار و با استفاده از لايه نشاني كاتاليست كبالت (Co) با لايه ي محافظ آلومينيوم (Al) بر روي زيرلايه ي سيليكون تك كريستال (100) ، سنتز گرديدند. در حين رشد تركيبي از گازهاي آرگون به عنوان گاز بي اثر، و گاز استيلن به عنوان منبع هيدروكربن مورد استفاده قرار گرفت. تاثير نرخ ورود استيلن در فشار خلأ mmHg20 ، و تأثير دو دماي ℃ 650 و ℃ 700 روي اندازه و چگالي ذرات كاتاليستي و در نتيجه روي ساختار و مكانيسم رشد و ميزان آمورف هاي كربني آن ها بررسي شد. همچنين اثر حضور گاز هيدروژن در حين عمليات حرارتي به عنوان احيا كننده سطح در فشار جو بررسي گرديد و يافتن نرخ بهينه استيلن و همچنين تأثير اكسيداسيون و اسيد شويي جهت خالص سازي آن توسط طيف سنجي رامان انجام شد. آزمايش هاي مربوط به فشار mmHg 20 در نرخ هايSccm 600 ، 100،200،300 استيلن انجام شد؛ با مقايسه تصاوير SEM مشاهده شد كه با افزايش نرخ تا Sccm300، چگالي نانولوله ها افزايش مي يابد اما با افزايش بيشتر نرخ تا Sccm600 ،كاهش چگالي و افزايش آمورف هاي كربني را شاهد هستيم. در مورد بررسي دما، ديده شد كه در دماي ℃ 650 ،چگالي و اندازه جزاير كاتاليستي شرايط مناسبي را جهت رشد CNTs به صورت عمودي فراهم مي كند ،در صورتي كه افزايش دما به ℃700 ، سبب افزايش اندازه ذرات كاتاليستي و كاهش چگالي آن ها و در نتيجه رشد به صورت خوابيده و در هم تنيده مي شود. در مورد آزمايش هاي مربوط به فشار جو ، متوجه مي شويم كه بدون گاز هيدروژن (با نقش كاهندگي سطح ) عملا رشد مناسبي از CNTs را نخواهيم داشت و تأثير حضور آن در هنگام عمليات حرارتي را درسه نرخ Sccm 50،100،200 بررسي كرديم ؛ كه بهترين نتيجه براي نرخ Sccm100 بدست آمد؛ همچنين اثر خالص سازي اكسيداسيون ℃ 400 در هوا و اسيد شويي ،بر كاهش ميزان نواقص ساختاري و آمورف هاي كربني (نسبت Id/Ig) با كمك طيف سنجي رامان بررسي شد. لازم به ذكر است كه احتمال حضور نانولوله هاي تك ديواره(SWCNTs) با توجه به پيك RBM در طيف رامان نيز داده مي شود. واژه‌هاي كليدي: نانولوله هاي كربني ، رسوب شيميايي بخار، فشار محفظه، نرخ استيلن، گاز هيدروژن، خالص سازي