Αυτοπροσανατολιζόμενες Συμμετρικές Διατάξεις των Carbon Nanotubes και Ιδιότητες του Πεδίου Εκπομπής τους Σπυρόπουλος Γιώργος Α.Μ:227

Τι είναι τα Carbon Nanotubes (CNTs); Αλλότροπα άνθρακα με κυλινδρική νανοδομή και διάμετρο μερικών nm Γραφένιο τυλιγμένο Εξαγωνικές δομές από άνθρακα που σχηματίζουν ρολά Δεσμοί με υβριδισμό sp 2

Εμφανίζονται σε δύο μορφές : Α. Single Walled Nanotubes (SWNTs) Β. Multy-Walled Nanotubes (MWNTs)

Ανάλογα με την κατεύθυνση στην οποία τυλίγεται το γραφένιο έχουμε 3 τύπους :

Zigzag (m=0) Armchair (m=n) Chiral

υ

Οι ηλεκτρικές ιδιότητες των CNTs καθορίζονται από τον τύπο τους… Αγωγός ( n=m, armchair ) Ημιαγωγός με μικρό ενεργειακό χάσμα (n-m = 3k)

Καθώς και από την αρωματικότητα του γραφενίου Η οποια εξαρτάται από τον υβριδισμό sp 2

Σκοπός του πειράματος : Σύνθεση και κατανόηση των καλά ευθυγραμμισμένων, αυτοπροσανατολιζόμενων CNTs με όμοιες διαμέτρους σε υποστρώματα Si (porous silicon)

Η μέθοδος σύνθεσης περιλαμβάνει: Χημική εναπόθεση ατμού (CVD) Έλεγχο μεγέθους καταλυτικών μορίων με επεξεργασία υποστρώματος Τοποθέτηση NTs με pattern Αυτοσυναρμολόγηση των NTs με σκοπό τον προσανατολισμό

Βήμα 1 ο : Εναπόθεση Fe films (5nm πάχος) Βήμα 2 ο : Annealing Βήμα 3 ο : CVD(ρύθμιση ύψους)

Σχηματική απεικόνιση σύνθεσης των διατάξεων σε porous silicon Porous Si Shadow mask iron patern Self-oriented NT array

Μηχανισμοί ανάπτυξης CNT C2H4C2H4

Χαρακτηρισμός με χρήση SEM : 3d διατάξεις σχηματισμένες πάνω σε Fe (καταλύτης) Κάθε block είναι καλά οργανωμένο Παρουσίαση κλίσης όταν ο λόγος των διαστάσεων ~ 5

Χαρακτηρισμός με χρήση TEM : Τα blocks αποτελούνται από ευθυγραμμισμένα MWNTs Πυκνές ευθυγραμμισμένες διατάξεις -> Αλληλεπιδράσεις Van der Waals Μικρές διαμέτρους και μικρή διασπορά Χαμηλή πυκνότητα ατελειών

Σημασία των δυνάμεων Van der Waals : Όπως έχει τεράστια σημασία για την συγκράτηση των επιπέδων γραφενίου στον γραφιτη

Αντίστοιχη σημασία εχει και για την ικανοποιητική ακαμψία που χρειάζεται Κάθετη ανάπτυξη προς το υπόστρωμα

Porous Si ->Αύξηση της αποδοτικότητας της ανάπτυξης + καλή στήριξη καταλύτη

Ιδιότητες του Πεδίου Εκπομπής: Πειραματική διάταξη με blocks 250μm*250μm*130 μm Πυκνότητα ρεύματος(J)- Τάσης(V)

Σταθερότητα πυκνότητας ρεύματος Χαμηλό δυναμικό λειτουργίας Δεν υπάρχει φθορά στα NT blocks Πλεονεκτήματα Πεδίου Εκπομπής : Χρήση τους σε εφαρμογές ηλετρονικής πληροφορίας όπως επίπεδες οθόνες

Μειονεκτήματα : Για να έχουμε απόδοση χρειάζεται πολύ χαμηλό κενό.

Μολύβι από γραφίτη ή γραφίτης από μολύβι;