Mask Assisted Synthesis of Carbon Nanocoils

本論文利用兩種不同擋罩式輔助奈米螺旋碳管的成長，分別限制其成長空間與催化劑大小和區域，成功獲得尺寸均一性較高之奈米螺旋碳管，並和未使用光罩輔助成長之奈米螺旋碳管做比較。陽極氧化鋁薄膜輔助化學氣相沉積法合成奈米螺旋碳管，將螺旋碳管的外徑控制在100?500 nm，螺距在100?500 nm，線徑在60?260 nm之間，其各項特徵尺寸比起未使用陽極氧化鋁薄膜輔助之前平均少了一半；而使用奈米球微影術輔助奈米螺旋碳管成長，催化劑區域被成功限制在130 nm以下，所獲得之奈米螺旋碳管線徑介於20?60 nm之間，整篇論文的成長結果由掃描式電子顯微鏡和穿透式電子顯微鏡觀察與統計。In this work, we utilized two different masks to assist synthesizing carbon nanocoils, confining the space of growth and area of catalyst separately. We have successfully obtained carbon nanocoils with superior uniformity by these two novel method.ynthesizing carbon nanocoils with catalytic thermal chemical vapor deposition assisted by removable anodic aluminum oxide membrane. We obtained uniform carbon nanocoils below the membrane which has coil diameter between 100 ~ 500 nm, pitch between 100 ~ 500 nm, and fiber diameter between 60 ~ 260 nm, both were decreased 50 percent compared with those growth without the membrane. We also utilized nanosphere lithography to assist synthesizing carbon nanocoils. The catalyst was controlled under 130 nm, and obtained carbon nanocoils of line diameter from 20 to 60 nm. The results were observed and estimated by scanning electron microscope and transmission electron microscopy.口試委員會審定書 i謝 ii要 iiibstract iv錄 v目錄 vii目錄 xii1章 緒論 1.1 前言 1.2 研究動機與目標 22章 文獻回顧 3.1 螺旋碳管的成長方式 3.1.1 使用鐵、鉻、錳、鉬合金成長螺旋碳管 4.1.2 使用鐵、銦、錫三種元素成長螺旋碳管 5.1.3 使用鐵、錫薄膜式催化劑成長螺旋碳管 7.2 螺旋碳管的尺寸控制 9.3 螺旋碳管的排列成長 10.4 螺旋碳管的各種性質量測 123章 實驗流程與方法 15.1 陽極氧化鋁薄膜實驗 15.1.1 實驗設計與流程 15.1.2 試片的準備 17.1.3 溶液式催化劑的準備 18.1.4 高溫爐退火熱處理 21.1.5 陽極氧化鋁薄膜 22.1.6 化學氣相沉積合成奈米螺旋碳管 24.1.7 利用掃瞄式電子顯微鏡統計奈米螺旋碳管尺寸 27.1.8 穿透式電子顯微鏡試片之製備 30.2 奈米球微影術實驗 31.2.1 實驗設計與流程 31.2.2 奈米球的散佈方法 32.2.3 利用電子束蒸鍍機蒸鍍鐵、錫薄膜 334章 實驗結果與討論 36.1 陽極氧化鋁薄膜實驗結果 36.2 陽極氧化鋁薄膜實驗結果討論 49.3 奈米球微影術實驗結果 68.4 奈米球微影術實驗結果討論 735章 結論與未來展望 82.1 結論 82.2 未來展望 85考文獻 8