臺灣博碩士論文加值系統

論 文 摘 要
本論文主要在研究如何以CVD的方式成長奈米碳管，以及尋找最佳的成長條件，並觀察其成長過程及不同條件對碳管成長的影響。先利用光阻製程及E-Beam Lithography的方式，在樣品上畫出點、線、面等結構，再鍍上催化劑Ni，用Lift Off的方式留下所畫的催化劑圖形。將製作好的樣品放入CVD中成長奈米碳管，在本實驗中主要利用高溫爐加熱方式裂解甲烷( CH4 )，分解出來的碳原子會融入在催化劑上，經由高溫而重新排列而形成奈米碳管。實驗中我們觀察到奈米碳管最初成長的過程，並與理論模型做比較，我們發現奈米碳管的成長主要分別以底部、末端及頂端三種不同模式成長，而成長過程中亦會以分支的形式成長。此外成長環境也會影響奈米碳管的成長，如樣品所放的位置、Ar及CH4的流量比例、溫度、時間、催化劑、外加電場等。由於石英管中溫度並非均勻造成甲烷再不同位置分解速率不一樣；Ar及CH4的流量影響甲烷分解出碳原子數量多寡；時間控制碳管成長的長度；催化劑大小控制碳管的管徑；外加電場可以控制碳管成長的方向。以上種種因素互有關聯，且影響著碳管的成長及品質，故必須找出最佳的成長條件，這在本論文中也是探討的重點之一。

目錄
論文摘要----------------------------------------------------3
第一章 奈米碳管理論基礎-------------------------------------4
1.1 奈米碳管簡史------------------------------------------4
1.2 奈米碳管成長方法--------------------------------------6
1.2.1 電弧放電法----------------------------------------7
1.2.2 雷射氣化法----------------------------------------8
1.2.3 化學氣相沉積法------------------------------------9
1.2.4 微波加熱化學氣相沉積法---------------------------10
1.3 奈米碳管的構造與特性---------------------------------11
1.4 奈米碳管成長原理-------------------------------------13
1.4.1 化學氣相沉積-------------------------------------13
1.4.2 ＶＬＳ法-----------------------------------------15
1.4.3 奈米碳管成長模式---------------------------------16
1.4.4 化學氣相沈積法及ＶＬＳ法成長奈米碳管-----------16
第二章 SEM & E-BEAM lithography系統------------------------19
2.1 微影技術介紹-----------------------------------------19
2.2 掃描式電子顯微鏡-------------------------------------20
2.3 光阻特性---------------------------------------------21
2.3.1 光阻製程介紹------------------------------------21
2.3.2 光阻的選擇--------------------------------------23
2.3.3 光阻的塗佈方法----------------------------------24
2.3.4 電子束對光阻的影響------------------------------25
2.4 電子束微影技術--------------------------------------27
第三章 實驗方法及步驟--------------------------------------29
3.1 實驗流程--------------------------------------------29
3.2 實驗步驟--------------------------------------------30
3.2.1 樣品製作----------------------------------------30
3.2.2 成長奈米碳管------------------------------------37
第四章 實驗結果與討論--------------------------------------40
4.1 影響奈米碳管成長的因素------------------------------40
4.1.1 氣體流量大小比例--------------------------------40
4.1.2 樣品位置----------------------------------------43
4.1.3 成長溫度----------------------------------------47
4.1.4 催化劑顆粒大小----------------------------------50
4.1.5 成長時間----------------------------------------55
4.2 外加電場對奈米碳管成長的影響------------------------58
第五章 結論------------------------------------------------63
參考資料---------------------------------------------------65

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