[发明专利]一种高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种制备高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列的方法，为如下方法一或方法二；

其中，方法一包括如下步骤：

在单晶生长基底I上加载氧化物纳米粒子的溶液，晾干后在空气气氛中煅烧，再进行化学气相沉积，即在所述单晶生长基底I上得到所述高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列；

构成所述单晶生长基底I的材料为ST切石英或R切石英；

所述方法一还包括如下步骤：

在所述加载氧化物纳米粒子的溶液步骤之前，将所述单晶生长基底I进行预处理；

所述预处理包括如下步骤：将所述单晶生长基底I依次在超纯水、丙酮、乙醇和超纯水中各超声清洗10min，氮气吹干后，在2h内由室温升至900℃后恒温8h，再在10h内降温至300℃，再自然降温至室温；

方法二包括如下步骤：在单晶生长基底II上加载氧化物纳米粒子的溶液，晾干后进行退火，在空气气氛中煅烧，再进行化学气相沉积，即在所述单晶生长基底II上得到所述高密度半导体性单壁碳纳米管水平阵列；

构成所述单晶生长基底II的材料为a面α氧化铝、r面α氧化铝或氧化镁；

所述方法二还包括如下步骤：

在所述加载氧化物纳米粒子的溶液步骤之前，将所述单晶生长基底II进行预处理；

所述预处理包括如下步骤：将所述单晶生长基底II依次在超纯水、丙酮、乙醇和超纯水中各超声清洗10min，氮气吹干后，在2h内由室温升至1100℃后恒温8h，再在10h内降温至300℃，再自然降温至室温；

所述方法一和方法二中，所述氧化物纳米粒子的溶液中，氧化物纳米粒子均选自Ce₂O₃、Cr₂O₃、Ga₂O₃、In₂O₃、La₂O₃、MnO₂、Nb₂O₅、TiO₂、V₂O₅、Yb₂O₃、ZnO、ZrO₂、Al₂O₃、MgO、B₂O₃和V₂O₃中的至少一种；

所述方法一和方法二中，所述化学气相沉积方法中，碳源均为CH₄、C₂H₄、乙醇或异丙醇；碳源的气体流量为10-500sccm；

还原气氛均为氢气气氛；氢气的气体流量为30-500sccm；

还原气氛所用载气均为氩气或氮气；所述载气的气流流量为50-500sccm；

生长温度均为600℃-900℃；

生长时间均为1min～1h。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：构成所述单晶生长基底I的材料为ST切石英；

构成所述单晶生长基底II的材料为a面α氧化铝；

溶剂均选自乙醇、异丙醇和环己烷中的至少一种；

所述氧化物纳米粒子的溶液中，氧化物纳米粒子的浓度均为0.01mmol/L～50mmol/L。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述方法二的退火包括如下步骤：

在空气气氛中，于2h内由室温升至退火温度后恒温3min～24h后，再10h内降温至300℃，再自然降温至室温；

所述退火温度为600-1300℃；

所述方法一和方法二的煅烧步骤中，煅烧气氛均为空气气氛；煅烧温度为800-850℃；煅烧时间为3-60min。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述方法二的退火步骤中，所述退火温度为1100℃；退火时间为8h；

所述方法一和方法二的煅烧步骤中，所述煅烧时间为20min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述载气的气流流量为300sccm；

所述生长温度均为830℃；

所述生长时间均为30min。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述方法均还包括如下步骤：在所述化学气相沉积步骤之后，将体系降温；

所述降温为自然降温或程序控制降温。