CNT 성장을 위한 촉매는 금속으로, 일반적으로 니켈과 같은 전이 금속입니다.
이 금속 촉매는 기판 위에 증착됩니다.
참조된 Hofmann 등(2003)의 연구에서는 실리콘 위에 6nm 니켈 층을 증착했습니다.
촉매는 화학 기상 증착(CVD) 공정에서 중요한 역할을 합니다.
특히 플라즈마 강화 CVD(PECVD)의 경우 탄화수소 가스(예: 아세틸렌)의 분해와 그에 따른 탄소 나노튜브의 성장을 촉진합니다.
금속 촉매는 탄화수소 가스를 탄소 원자로 분해하여 나노튜브를 형성할 수 있는 탄소 원자로 분해함으로써 CNT의 성장을 시작합니다.
촉매 입자(응집, 분리 또는 이동)는 플라즈마 화학, 전기장 효과 및 표면 화학을 비롯한 다양한 요인의 영향을 받습니다.
촉매 입자의 크기와 밀도는 CNT의 직경과 밀도에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
PECVD 공정에서 촉매는 탄화수소 가스의 분해를 촉진할 뿐만 아니라 CNT의 핵 형성 및 성장도 제어합니다.
촉매의 효과는 전처리, 기판의 특성, 금속 하층 또는 확산 장벽의 존재 여부에 따라 영향을 받을 수 있습니다.
예를 들어, Hofmann 등의 연구에서 니켈 촉매를 사용하면 비교적 낮은 온도(120°C)에서 수직으로 정렬된 나노 섬유를 성장시킬 수 있었습니다.
이는 일반적으로 CNT 성장에 필요한 온도보다 훨씬 낮은 온도입니다.
또한 촉매의 역할은 성장 과정의 최적화까지 확장됩니다.
공급 원료의 특성, 유량, 압력, 기판 온도와 같은 파라미터가 중요합니다.
이러한 매개변수는 체류 시간을 제어하기 위해 조정할 수 있으며, 이는 탄소원의 축적과 CNT의 성장 속도에 영향을 미칩니다.
요약하면, CVD 및 PECVD의 맥락에서 CNT 성장을 위한 촉매는 기판에 증착되는 금속, 일반적으로 니켈과 같은 전이 금속입니다.
이 촉매는 탄화수소 가스의 분해와 탄소 나노튜브의 후속 성장에 필수적입니다.
그 효과는 다양한 공정 파라미터와 플라즈마 환경과의 상호 작용에 의해 영향을 받습니다.
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