چکیده

در این مقاله ساخت نانولوله هاي کربنی عمودي رشدیافته ومحصور شده در اکسید تیتانیوم و عملکرد گسیل الکترونی آنها ارائه می شود. رشد نانولوله هاي کربنی به روش DC-PECVD و با مخلوطی از گازهاي استیلن و هیدروژن و در حضور نیکل به عنوان کاتالیست صورت گرفته است. اکسید تیتانیم به روش لایه نشانی بخار شیمیایی در فشار اتمسفرو به منظور کپسوله کردن نانولوله هاي کربنی و بهبود خواص فیزیکی آنها لایه نشانی شده است .این ساختارها با استفاده از میکروسکپ الکترونی روبشی بررسی شده اند. الکترون گسیلی اندازه گیري ونمایشگر گسیل میدانی اولیه اي ساخته شده است.

مقدمه

نانولوله هاي کربنی به دلیل خواص الکتریکی ومکانیکی

استثنایی براي استفاده در ساخت قطعات الکترونیکی از جمله قطعات گسیل میدانی و نمایشگرها کاربرد دارند۱]و. [ ۲ در سال هاي اخیر تکنیکهاي متعددي براي رشد نانولوله ها استفاده شده

است، که از آن جمله می توان به روش لایه نشانی با تبخیر

شیمیایی و تبخیر لیزري و روش استفاده از تخلی ه الکتریکی و لایه

نشانی با تبخیر شیمیایی به کمک پلاسما اشاره کرد۳]تا. [ ۵ اگر

چه براي بهینه سازي خاصیت گسیل الکترون، رشد عمودي

نانولوله ها مناسب می باشد. کاربرد نانولوله ها در مدارهاي منطقی

نیز مورد بررسی قرار گرفته است.

در این مقاله بهبود قطعات گسیل میدانی داراي گیت گزارش شده است که به صورت نانوساختار محصور شده هستند که داراي کنترل کامل بر گسیل جریان توسط ولتاژ اعمالی بر روي الکترود

گیت می باشند. همچنین کاربرد نانولوله هاي عمودي محصور شده

با قابلیت آدرس دهی در راستاي x-y بر روي زیر لایه ، در ساخت

نمایشگرهاي مسطح ارایه شده است..

روش انجام آزمایش

ویفر سیلیسیوم نوع P با جهت گیري (۱۰۰) با استفاده از

محلول RCA تمیز می شود. ویفرهاي شسته شده براي لایه نشانی

لایه ۵ تا ۱۰ نانومتري نیکل که به عنوان کاتالیست رشد عمل می

کند، در داخل سیستم لایه نشانی تبخیر با باریکه الکترونی قرار می

۶۶ مقاله نامه کنفرانس فیزیک ایران ۱۳۸۵

گیرد. براي برخی کاربردها، لایه نیکل با استفاده از فوتولیتوگرافی

استاندارد الگو دهی می شود. رشد نانولوله ها در داخل سیستم

DC-PECVD انجام می شود. فشار پایه براي رشد نانولوله ها در

محفظه کوارتزي این سیستم در حدود ۳ تا ۱۰تور است که توسط

پمپ روتوري و پمپ توربو مکانیکال تأمین می شود. دو مرحله آماده سازي سطح روي نمونه ها انجام می شود، ابتدا توسط

هیدروژن به مدت ۱۵ دقیقه گرمادهی می شوند و سپس در معرض

پلاسماي هیدروژن با توان ۵ w/cm2 به مدت ۵ دقیقه سطح نمونه

ها هیدروژن دهی می شود تا دانه هاي نیکل روي سطح ایجاد شود، که پایه رشد نانولوله ها هستند. سپس گاز استیلن وارد

سیستم می شود تا در معرض شار هیدروژن و استیلن به نسبت به

ترتیب ۶ به ۱ در دماي ۶۵۰ درجه سلزیوس رشد نانولوله ها انجام گیرد. پس از رشد نانولوله ها به کمک روش لایه نشانی بخار شیمیایی لایه اي از اکسید تیتانیوم روي آنها لایه نشانی می کنیم و به دنبال آن به طور مکانیکی روي نمونه ها را صیقل می دهیم که منجر به پاك شدن سر نانولوله ها از اکسید تیتانیوم می شود. با

استفاده از پلاسماي اکسیژن مقداري از ارتفاع نانولوله ها را می

سوزانیم تا ارتفاع آنها از لایه اکسید تیتانیوم پایین تر آید.

شکل :۱ مراحل ساخت نانوساختارهاي محصور شده. شکل زیرین ساختار

داراي گیت فلزي را نشان می دهد.

ماده چگال: نانو ساختارها

نانولوله ها پس از رشد تا صیقل دادن ، سوزاندن و ساخت گیت را

نشان می دهد.

نتایج آزمایش

مجموعه اي از نانولوله هاي کربنی عمودي الگودهی شده در

شکل ۲ نشان داده شده است. این الگودهی به روش استاندارد

فوتولیتوگرافی روي کاتالیست نیکل انجام شده است.