[发明专利]低温热化学汽相淀积设备及利用该设备合成碳纳米管的方法

权利要求书

1.一种热化学汽相淀积(CVD)设备，包括：

具有气体输入部分和排气部分的反应管，该反应管被分成第一区和第二区，第一区在空间上邻接气体输入部分，用于热分解经气体输入部分进入的气体，第二区空间上邻接排气部分，用于利用在第一区中分解的气体合成碳纳米管；

围绕反应管安装的第一电阻加热器，用于保持第一区的温度为第一温度；

围绕反应管安装的第二电阻加热器，用于保持第二区的温度为低于第一温度的第二温度；

设于第一和第二电阻加热器间用于隔开它们的隔离件。

2.根据权利要求1的设备，其中第一和第二电阻加热器是电阻线圈。

3.根据权利要求1的设备，其中第一区通过第一电阻加热器保持在700-1000℃的温度，而第二区通过第二电阻加热器保持在450-650℃的温度。

4.一种合成碳纳米管的方法，包括：

在第一基片上形成第一金属催化膜；

用腐蚀气腐蚀第一金属催化膜，形成大量纳米级催化颗粒；

利用具有分成保持在不同温度的第一和第二区的反应管的热化学汽相淀积(CVD)设备，热分解碳源气，其中碳源气在反应管的较高温度的第一区分解；并且

在其温度低于第一区的第二区中，利用分解的碳源气，在催化颗粒上合成碳纳米管。

5.根据权利要求4的方法，其中第一基片由玻璃、石英、硅、氧化铝或氧化硅构成。

6.根据权利要求4的方法，其中第一金属催化膜由钴、镍、铁或它们的合金构成。

7.根据权利要求4的方法，其中所形成的第一金属催化膜的厚度为2-200nm。

8.根据权利要求4的方法，其中腐蚀气是氨气、氢气或氢化物气体。

9.根据权利要求8的方法，其中腐蚀气体是氨气。

10.根据权利要求4的方法，其中在反应管的第二区中形成催化颗粒。

11.根据权利要求10的方法，其中第二区的温度保持在450-650℃。

12.根据权利要求4的方法，其中在分解碳源气时，第一区的温度保持在700-1000℃。

13.根据权利要求4的方法，其中碳源气是具有1-20个碳原子的碳氢化合物气体。

14.根据权利要求13的方法，其中碳源气是乙炔或乙烯。

15.根据权利要求4的方法，其中在合成碳纳米管时，第二区的温度保持在450-650℃。

16.根据权利要求4的方法，还包括在第二基片上形成第二金属催化膜，

其中在第一金属催化膜和第二金属催化膜隔开预定距离相互面对的状态下，进行催化颗粒的形成。

17.根据权利要求16的方法，其中在催化颗粒隔开预定距离面对第二金属催化膜的状态下，进行碳纳米管的合成。

18.根据权利要求16的方法，其中第二基片由玻璃、石英、硅、氧化铝或氧化硅构成。

19.根据权利要求17的方法，其中第二基片由玻璃、石英、硅、氧化铝或氧化硅构成。

20.根据权利要求16的方法，其中第二金属催化膜由铬或钯构成。

21.根据权利要求17的方法，其中第二金属催化膜由铬或钯构成。

22.根据权利要求4的方法，还包括在第一基片上形成绝缘膜，用以防止第一基片与第一金属催化膜间的反应，

其中第一催化膜形成于所说绝缘膜上。

23.根据权利要求22的方法，其中所说绝缘膜由氧化硅或氧化铝构成。

24.根据权利要求4的方法，还包括在第一基片上形成金属膜，

其中所说第一金属催化膜形成于所说的金属膜上。

25.根据权利要求24的方法，其中所说金属膜由钛、氮化钛、铬或钨构成。