[实用新型]一种等离子体增强碳纳米管生长设备

说明书

本实用新型公开了一种等离子体增强碳纳米管生长设备包括射频控制仪、进气口、线圈、预热炉、加热炉、触摸控制屏幕、抽气口、滑轨、设备框架和射频电源，所述设备框架的顶部台面上通过两支座固定有石英管，所述石英管的一端与真空法兰连接，真空法兰上设置有进气口，且石英管依次贯穿射频电源、预热炉和加热炉，所述射频电源、预热炉和加热炉均设置在设备框架顶部，所述石英管的另一端与真空法兰连接，真空法兰上设置有抽气口，所述设备框架顶部台面上水平设置有滑轨，预热炉放置在滑轨上滑动，所述设备框架的顶部台面上固定安装有触摸控制屏幕，该实用新型，使得Fe成分恒定，直径可控，能够较好地控制碳纳米管的生长质量。

技术领域

本实用新型涉及PE、催化剂双重促进碳纳米管生长设备技术领域，具体涉及一种等离子体增强碳纳米管生长设备。

背景技术

借助射频电源使含有薄膜成分原子的碳源气体电离，在局部形成等离子体产生辉光现象，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在覆催化剂膜的基底上沉积出所期望的碳纳米管。

为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，过强等离子体对衬底表面的轰击增强，增加膜与衬底的内应力，使晶格等内部缺陷增多，由于纳米催化剂和CNT受到高能离子轰击带来的离子诱导破坏，在低压PECVD生长中又会不可避免的出现CNF和MWCNT；导致成膜质量下降。

现有在Fe镀膜的Al基体上来生长碳纳米管的工艺中，催化剂Fe镀膜为单层，由于碳层在催化剂表面存在，使催化剂失去了活性，只能生长单层或少层碳纳米管，生长量极其有限；也有实验通过通入O₂氧化Fe，但O₂的存在会大大地降低碳纳米管生长的质量。

实用新型内容

为了克服上述的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种等离子体增强碳纳米管生长设备，主要在电感耦合线圈和加热炉之间加装预热炉，预热炉中放置成膜用的催化剂源，成膜气态碳源经PE裂解后的碳原子，与催化剂源PE轰击、受热蒸发后的Fe原子一同在加热炉内的基底上沉积，由于Fe原子的蒸发有预热炉独立控制，保证催化剂的持续供应，从而保证沉积成膜过程的连续进行。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种等离子体增强碳纳米管生长设备，包括射频控制仪、进气口、线圈、预热炉、加热炉、石英管、触摸控制屏幕、抽气口、滑轨、丝杆、电机、气体控制单元、设备框架和射频电源，所述设备框架的顶部台面上通过两支座固定有石英管，所述石英管的一端与真空法兰连接，真空法兰上设置有进气口，且石英管依次贯穿射频电源、预热炉和加热炉，所述射频电源、预热炉和加热炉均设置在设备框架顶部，所述石英管的另一端与真空法兰连接，真空法兰上设置有抽气口，所述设备框架顶部台面上水平设置有滑轨，预热炉放置在滑轨上滑动，所述设备框架的顶部台面上固定安装有触摸控制屏幕，所述设备框架的内部安装有电机，所述电机驱动设备框架顶部台面上设置的丝杆转动，所述丝杆驱动加热炉移动；所述设备框架的内部安装有射频控制仪和气体控制单元。

作为本实用新型进一步的方案：催化剂源放置在预热炉内部中间位置。

作为本实用新型进一步的方案：所述射频电源的内部设置有线圈。

作为本实用新型进一步的方案：该生长设备的具体工作步骤为：

步骤一：将清洗、干燥后的Al基片放置在两温区加热炉的石英管中，将催化剂源泡沫铁放置在预热炉内；

步骤二：关闭左、右侧真空法兰，关闭各进出气阀门启用抽气口，开启预热炉进行升温，然后通入H₂的同时并将炉体继续升温，开启射频电源并调节功率在200W，然后通入CH₄；

步骤三：待反应进行30min后，依次关闭CH₄、射频电源、加热炉、预热炉，待降至室温时关闭H₂、抽气口。