[发明专利]一种具有异质结的碳纳米管垂直阵列结构的制备方法

权利要求书

1.一种具有异质结的碳纳米管垂直阵列结构的制备方法，其特征在于，以沉积在Si基片或SiO_X/Si基片上的铁为催化剂，碳源为碳氢有机物，含氮碳源为乙腈，采用化学气相沉积法，先在Ar/H₂混合气氛下，用碳氢有机物合成未掺杂的碳纳米管，根据需要生长一段时间后，用Ar气载入乙腈蒸气，生长氮掺杂碳纳米管，获得不同结构的氮掺杂/未掺杂碳纳米管垂直阵列。

2.按照权利要求1所述的具有异质结的碳纳米管垂直阵列结构的制备方法，其特征在于，铁沉积在Si基片或SiO_X/Si基片上的方法采用离子束辅助沉积法，沉积铁膜的厚度为：0.5nm～10nm。

3.按照权利要求1所述的具有异质结的碳纳米管垂直阵列结构的制备方法，其特征在于，碳源为乙烯、乙炔或乙醇。

4.按照权利要求1所述的具有异质结的碳纳米管垂直阵列结构的制备方法，其特征在于，氮掺杂量为：0.1～5at%。

5.按照权利要求1所述的具有异质结的碳纳米管垂直阵列结构的制备方法，其特征在于，异质结的个数、长度、结构精确可控，异质结的个数范围为1～10个，掺杂及未掺杂部分碳纳米管垂直阵列结构的长度可控范围为1μm～5mm，异质结的结构：直径为2～50nm，长度为5nm～100nm，氮掺杂碳管为竹节状或管状。

6.按照权利要求5所述的具有异质结的碳纳米管垂直阵列结构的制备方法，其特征在于，异质结的个数通过改变含氮碳源通入的次数来控制，长度通过碳源、含氮碳源的通入时间、碳管生长温度、催化剂浓度控制，异质结碳管的弯曲度、直径、结晶度通过调控氮掺杂量进行调控。

7.按照权利要求1所述的具有异质结的碳纳米管垂直阵列结构的制备方法，其特征在于，异质结分界处结构明显、过渡区短而均匀，过渡区在50nm以内。

8.按照权利要求1所述的具有异质结的碳纳米管垂直阵列结构的制备方法，其特征在于，催化剂在Ar/H₂混合气氛、650～850℃下处理5～60分钟，然后将催化剂推至低温区，低温区的度为20～30℃。

9.按照权利要求1所述的具有异质结的碳纳米管垂直阵列结构的制备方法，其特征在于，异质结阵列结构的生长温度为700～1000℃，到达生长温度后，将沉积有催化剂的Si基片或SiO_X/Si基片推至反应区，通入碳源开始生长碳纳米管垂直阵列，根据需要生长一段时间后，将通入含氮碳源，调低碳源的流量，碳源的流量最低为零，从而获得未掺杂/氮掺杂的碳纳米管异质结垂直阵列。