Способ получения нанотрубок Российский патент 2004 года по МПК H01J9/02 C23C14/06 

Изобретение относится к области наноэлектроники, а более конкретно к способам получения нанотрубок.

Известен способ получения нанотрубок, включающий ионное реактивное распыление при высоком, несколько киловольт, напряжении в плазме тлеющего разряда, горящего в атмосфере аргона [Моряков О.С. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. - В 10 кн. Кн. 7: Элионная обработка. Учебное пособие. - М.: Высшая школа, 1990 - 128 с., ил., с. 34].

Недостатком аналога является неуправляемое стохастическое образование нанотрубок различных диаметров от нескольких десятков нанометров и более.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения нанотрубок, включающий термическое распыление электрода в плазме дугового разряда, горящего в атмосфере гелия. [Loiseau A., Demoncy N., Stephan О. // Science and Application of Nanotubes / Eds. D. Tomanek and R.J. Enbody. N.Y., 2000, p. 1-16.].

Недостатком прототипа является также неуправляемое стохастическое образование нанотрубок различных диаметров от нескольких десятков нанометров и более.

В основу изобретения положена следующая техническая задача: обеспечить управляемое детерминированное образование нанотрубок одинаковых диаметров от нескольких десятков нанометров и менее.

Поставленная техническая задача решается тем, что на плазму дугового разряда воздействуют перпендикулярным магнитным полем индукцией 0,01÷0,9 Тл, при давлении гелия (3÷4)·10⁴ Па, напряжении 20÷35 В, токе 20÷30 А и межэлектродном расстоянии 3÷5 мм, затем меняют полярность дугового разряда с периодом 0,1÷2 с.

Введение в способ получения нанотрубок воздействия на переменное электрическое поле магнитным полем, вектор индукции которого перпендикулярен вектору напряженности электрического поля в заданных диапазонах изменения величин магнитных и электрических параметров, обеспечивает управляемое детерминированное образование нанотрубок одинаковых диаметров от нескольких десятков нанометров и менее.

Сущность способа поясняется фиг.1, где показана схема устройства, реализующего предложенный способ, которое содержит два электрода 1, 2, электромагнитный узел 3, который расположен таким образом, что его поле перпендикулярно электрическому полю между электродами 1, 2. Устройство содержит также источник питания 4 и узел 5 подачи гелия в межэлектродную область. Электроды 1, 2 изготовлены из любого токопроводящего материала, в том числе графита.

Способ реализуется следующим образом.

В межэлектродное пространство осуществляют подачу гелия из узла 5 для подачи гелия при давлении (3÷4)·10⁴ Па, затем на плазму дугового разряда между электродами 1, 2 воздействуют перпендикулярным магнитным полем с индукцией 0,01÷0,9 Тл, при давлении гелия (3÷4)·10⁴ Па, напряжении порядка 20÷35 В, токе 20÷30 А и межэлектродном расстоянии 3÷5 мм. Затем меняют полярность дугового разряда с периодом 0,1÷2 с и воздействуют на ионы, образовавшиеся в межэлектродном пространстве лоренцевой силой, посредством которой осуществляют “закручивание” отдельных ионов и, в конечном итоге, образование конгломератов в виде нанотрубок диаметром 2÷30 нм и длиной до 100 нм, которые, в частности, могут быть и графитовыми.

Воздействие на переменное электрическое поле магнитным полем, вектор индукции которого перпендикулярен вектору напряженности электрического поля в заданных диапазонах изменения величин магнитных и электрических параметров, позволяет управлять процессом детерминированного образования нанотрубок одинаковых диаметров от нескольких десятков нанометров и менее.

Таким образом применение предложенного способа получения нанотрубок обеспечивает управляемое детерминированное образование нанотрубок одинаковых диаметров от 2 до 30 нм.

Изобретение относится к области наноэлектроники, а более конкретно к способам получения нанотрубок. В основу изобретения положена техническая задача, заключающаяся в том, чтобы обеспечить управляемое детерминированное образование нанотрубок одинаковых диаметров от нескольких десятков нанометров и менее. Поставленная техническая задача решается тем, что на плазму дугового разряда воздействуют перпендикулярным магнитным полем индукцией 0,01÷0,9 Тл, при давлении гелия (3÷4)·10⁴ Па, напряжении 20÷35 В токе 20÷30 А и межэлектродном расстоянии 3÷5 мм, затем меняют полярность дугового разряда с периодом 0,1÷2 с. Применение предложенного способа получения нанотрубок обеспечивает управляемое детерминированное образование нанотрубок одинаковых диаметров от 2 до 30 нм. 1 ил.

Способ получения нанотрубок, включающий термическое распыление электрода в плазме дугового разряда, горящего в атмосфере гелия, отличающийся тем, что на плазму дугового разряда воздействуют перпендикулярным магнитным полем индукцией 0,01÷0,9 Тл, при давлении гелия (3÷4)·10⁴ Па, напряжении 20÷35 В, токе 20÷30 А и межэлектродном расстоянии 3÷5 мм, затем меняют полярность дугового разряда с периодом 0,1÷2 с.