以微波加熱化學氣相沉積法在鈉玻璃基板上成長奈米碳管之研究

Study on carbon nanotubes grown on sodalime glass by microwave heating chemical vapor deposition

徐英明(Ing-Ming Hsu)

指導教授 ： 黃金花

國立清華大學/電機資訊學院/光電科技產業研發碩士專班/碩士(2007年)

摘要

奈米碳管具有低啟始電場和高電流密度的特性，比以往所用之鉬金屬更適宜作為場發射顯示器(Field Emission Display, FED)的發射材料。本實驗目的是於較低碳氫熱裂解溫度下，在玻璃陰極基板上獲得成長密度適中、直立方向性佳及場發射特性良好的奈米碳管，以符合場發射顯示器的需求。
本研究係以微波加熱化學氣相沉積法(Microwave-Heated Chemical Vapor Deposition:MH-CVD)，在鎳觸媒未經前處理情況下，通入甲烷氣體，於一大氣壓下，直接在玻璃基板上成長直立性良好的多層壁奈米碳管。對於選區定址成長碳管通入碳源前之程序，係利用BOE蝕刻鈉玻璃基板，並以表面輪廓儀(α-stepper)量測玻璃被蝕刻的深度，接著以半導體黃光製程製作陣列式微圖案，並使用E-gun蒸鍍機將鉻電極層、鈦緩衝層及鎳觸媒層依序蒸鍍於玻璃基板上。成長後的碳管，以場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)做微結構觀測分析，以拉曼光譜分析其結晶性，最後並以Keithley 237對碳管進行場發射特性量測。
有關本實驗鎳觸媒膜厚度、加熱溫度、無定型碳覆蓋比例，以及碳管成長密度等對碳管場發射性能的影響，已於文中闡述。此外，比較當前最新文獻發表有關利用CVD於鈉玻璃基板成長碳管的場發射量測結果，本實驗各批次奈米碳管電流密度達1 mA/cm^2所需之電場大小約為5 V/μm，與文獻量測結果相當。本實驗碳管成長溫度530度C，雖較文獻具最佳場發射特性之碳管成長溫度480度C高，但本實驗製程成本較低且無需繁複的製作程序，故仍可提供做為成長奈米碳管場發射子的另項參考。

關鍵字

奈米碳管 ； 場發射

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Carbon Nanotube ； Field Emission

參考文獻

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