[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

摘要

本发明公开了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。该阵列的方法，为方法一或方法二；方法一包括：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，化学气相沉积，即在基底I上得到所述阵列；方法二包括：在单晶生长基底II上加载氧化物纳米粒子的溶液，晾干后退火，在空气气氛中煅烧，再化学气相沉积，即在基底II上得到所述阵列。本发明克服了现有制备半导体性单壁碳纳米管水平阵列密度低、强刻蚀、多缺陷等问题。该方法简单易控，成本低廉，重复性好，且无金属催化剂残留，在纳电子器件、生物医药和催化合成等高端领域具有广阔应用前景。

主权项

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。