福州大学最新研究：CVD反应器场分布特性研究及SWNCT生长增强
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Study of field distribution characteristics in CVD reactors and enhanced growth of SWNCT
Yu G.; Han P.; Yi H.; Zhao J.; Hou S.; Yan Z.; Liu J.; Li H.; Zheng H.; Zhou C.
Published：2024-05-01
DOI：10.1016/j.diamond.2024.111093
研究背景
在高性能电子器件中应用单壁碳纳米管（SWCNT）时，其生长效率低下一直是一个障碍。由于浮动催化反应器中复杂参数控制的困难，难以控制SWCNT的均匀生长。因此，如何增强SWCNT在浮动催化化学气相沉积（FCCVD）过程中的生长至关重要。
研究内容
这项研究揭示了反应流场对SWCNT生长的影响，这一点经常被忽视。通过实验和模拟相结合，研究了反应器内部场分布特征及产物趋势。流场分析结果表明，在FCCVD中，热浮力是限制SWCNT生长的原因。通过减弱热浮力，获得了均匀的反应场；流场中的涡旋减少甚至消失；温度场更加均匀，最重要的是，SWCNT的结晶度得到增强（I<sub>G</sub>/I<sub>D</sub>增加了20倍）。此外，碳源的分解过程也得到增强，从而抑制了副产物的生成。根据小管实验结果，温度的增加和停留时间的减少都会增加I<sub>G</sub>/I<sub>D</sub>。此外，SWCNT的最大和最小直径分布暗示了在不同温度下SWCNT生长模式的变化。
研究意义
这项研究的创新之处在于揭示了优化反应场对提升SWCNT结晶度的重要性，为克服SWCNT生长中的难题提供了新的思路。通过减弱热浮力，实现了SWCNT的均匀生长，同时抑制了副产物的生成，为未来高性能电子器件的应用提供了有力支持。
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