研究生：溫華強

論文名稱:成長參數對奈米碳管合成的影響
(Effects of the Growth Parameters on the Synthesis of Carbon Nanotubes )

摘要:

    本研究以物理氣相沉積(PVD)得到鈷(Co)為觸媒，並利用微波電漿化學氣相沉積(MP-CVD)法，再加入甲烷等碳氫化合物為碳源，來製備奈米碳管。運用片電阻值量測 (Sheet resistance)證實鈷與矽原子間的相變化，成長奈米碳管後，應用原子力顯微鏡(AFM)、掃描式電子顯微鏡(SEM)、X光繞射儀(XRD)、傅利葉轉換紅外線光譜儀(FT-IR)、應力量測儀(Stress)、X光光電子能譜儀(X-ray photoelectron spectroscopy , XPS)、拉曼光譜儀(Raman spectroscopy)分析其特性，鈷與矽原子等由高解析穿透式電子顯微鏡(HR-TEM)、能量散佈光譜儀(EDS)作微結構分析。

    在前處理製程下形成奈米觸媒，因為鈷與矽原子間受到熱能，產生互融現象，由於鈷與矽原子間已經發生結合，產生的高溫相變化的互擴散效應(Kirkendall Effect)，鈷與矽原子間發生空孔對於體積轉變扮演重要角色。但高於400℃到500℃溫度下鈷的消耗持續使電阻降低，原子間化合成鈷矽化合物(Co/Si)，使鈷矽相發生持續的相變化(CoSi2)現象，以確實了解到相變化的現象。

    在製程成長奈米微管，因熱能與氫電漿蝕刻產生液狀鈷金屬顆粒，相變化的鈷與矽原子間互擴散效應，影響奈米碳管成長機制，成長奈米碳管期間觸媒鈷同時熔入矽化物，液狀鈷顆粒促使奈米碳管向上成長，但鈷與矽化物的堆積造成較低的表面附著力，鈷與矽化物的斷面與底部成長的奈米碳管，則可由高解析穿透式電子顯微鏡(HRTEM)分析證實。

    奈米碳管運用在氣體感測，在常溫下施與不同的氣體氣氛下(H2、NH3)並以X光光電子能譜量儀(XPS)量測奈米碳管於不同的氣體氣氛下對於碳管表面產生的氣體鍵結能之變化、來印證奈米碳管對於氣體感測之靈敏特質。

關鍵詞：微波電漿化學氣相沉積、成長參數、鈷矽化物、相變化