[发明专利]碳纳米管阵列的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管阵列的制备方法，尤其涉及采用激光辅助化学气相沉积法制备碳纳米管阵列的方法。

背景技术

碳纳米管是九十年代初才发现的一种新型一维纳米材料。碳纳米管的特殊结构决定了其具有特殊的性质，如高抗张强度和高热稳定性；随着碳纳米管螺旋方式的变化，碳纳米管可呈现出金属性或半导体性等。由于碳纳米管具有理想的一维结构以及在力学、电学、热学等领域优良的性质，其在材料科学、化学、物理学等交叉学科领域已展现出广阔的应用前景，在科学研究以及产业应用上也受到越来越多的关注。

目前比较成熟的制备碳纳米管的方法主要包括电弧放电法(Arcdischarge)、激光烧蚀法(Laser Ablation)及化学气相沉积法(Chemical VaporDeposition)。其中，化学气相沉积法和前两种方法相比具有产量高、可控性强、与现行的集成电路工艺相兼容等优点，便于工业上进行大规模合成，因此近几年备受关注。

用于制备碳纳米管的化学气相沉积法一般包括传统热化学气相沉积法(Thermal Chemical Vapor Deposition，CVD)、等离子化学气相沉积法(PlasmaChemical Vapor Deposition，PCVD)和激光辅助化学气相沉积法(Laser-Induced Chemical Vapor Deposition，LICVD)。

现有的激光辅助化学气相沉积法一般以激光为快速加热热源，利用激光束直接照射在生长所需的基底上使其温度升高，达到生长所需的温度。当含碳反应气体流经高温基底表面时，受基底影响升温，通过与基底上的催化剂作用，反应气体产生热解或化学反应，从而实现碳纳米管的生长。

然而，现有的激光辅助化学气相沉积法生长碳纳米管有以下不足之处：首先，该方法一般需要在一密封的反应炉内进行，并使得反应气体充满整个反应空间，其设备较为复杂，且难以制作大型的反应炉用于在大面积玻璃基板上通过化学气相沉积法生长碳纳米管。其次，该方法采用激光束直接正面照射在碳纳米管生长所需的基底上，由于激光场强度较高，容易破坏碳纳米管的生长。

因此，确有必要提供一种改进的激光辅助化学气相沉积法，其无需在密封的反应室，且可尽量减少正面照射时激光对碳纳米管生长的破坏。

发明内容

以下，将以实施例说明一种碳纳米管阵列的制备方法。

一种碳纳米管阵列的制备方法，其包括以下步骤：提供一基底，该基底包括相对的第一表面及第二表面；在上述基底第一表面形成一催化剂层；通入碳源气与载气的混合气体流经上述催化剂层表面；以及以激光束聚焦照射上述基底第二表面从而生长碳纳米管阵列。

相较于现有技术，本发明实施例碳纳米管阵列的制备方法采用激光束聚焦后从基底反面照射生长碳纳米管阵列，可避免激光正面照射破坏新生长出来的碳纳米管，同时在反应过程中可避免激光作用于反应气体引起反应气体性质改变。另外，由于激光束聚焦后半径较小，催化剂被局部加热至所需生长温度，且，碳源气被直接通入到催化剂表面附近，因此，本发明实施例碳纳米管阵列的制备方法无需在一密封的反应室内进行，有利于简化设备、节约能源。

附图说明

图1为本发明实施例碳纳米管阵列的制造方法的流程示意图。

图2为本发明实施例采用含碳催化剂层获得的碳纳米管阵列的扫描电镜照片。

图3为本发明实施例采用光吸收层获得的碳纳米管阵列的扫描电镜照片。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。

请参阅图1，本发明实施例碳纳米管阵列的制备方法主要包括以下几个步骤：

步骤一：提供一基底，该基底包括相对的第一表面和第二表面。

本实施例中基底材料选用耐高温材料制成。根据不同应用，本实施例中基底材料还可分别选用透明或不透明的材料，如，当应用于半导体电子器件时可选择为硅、二氧化硅或金属材料等不透明材料；当应用于大面积平板显示器时，优选为玻璃、可塑性有机材料等透明材料。

当选用透明材料时，基底本身厚度不影响本实施例碳纳米管阵列的生长，其也可根据实际应用选择不同厚度。当选用不透明材料时，本实施例基底厚度应做的比较薄，优选为小于100微米，以利于热量迅速传导。

步骤二：在上述基底的第一表面均匀形成一催化剂层。