RU2548989C2 - Method of producing graphene hybrid and carbon nanotubes - Google Patents

Method of producing graphene hybrid and carbon nanotubes Download PDF

Info

Publication number
RU2548989C2
RU2548989C2 RU2013126062/05A RU2013126062A RU2548989C2 RU 2548989 C2 RU2548989 C2 RU 2548989C2 RU 2013126062/05 A RU2013126062/05 A RU 2013126062/05A RU 2013126062 A RU2013126062 A RU 2013126062A RU 2548989 C2 RU2548989 C2 RU 2548989C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
film
carbon nanotubes
reactor
hybrid
graphene
Prior art date
Application number
RU2013126062/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013126062A (en
Inventor
Виктор Николаевич Матвеев
Олег Викторович Кононенко
Владимир Иванович Левашов
Владимир Тимофеевич Волков
Игорь Иванович Ходос
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук"(ИПТМ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук"(ИПТМ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов Российской академии наук"(ИПТМ РАН)
Priority to RU2013126062/05A priority Critical patent/RU2548989C2/en
Publication of RU2013126062A publication Critical patent/RU2013126062A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2548989C2 publication Critical patent/RU2548989C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to chemistry and can be used in producing nanoelectronic, optoelectronic, sensor and photovoltaic devices, as well as for storing energy. The method includes depositing an aluminium film with thickness of 1-100 nm on an insulated substrate, sputtering thereon a film of a transition metal, e.g. Fe, Co or Ni, with thickness of 0.1-10 nm, annealing in air at temperature of 200-950°C for 0.1-10 min, heating to temperature of 700-1000°C in a reactor which is evacuated to pressure of 10-4-10-10 Torr. The method further includes successively releasing a carbon-containing gas to pressure of 1-10-4 Torr and evacuating the reactor every 1-30 s while simultaneously cooling to room temperature at a rate of 1-100°C/min.
EFFECT: invention enables to obtain films of hybrid graphene and carbon nanotubes with a given configuration at predetermined places using a simple and technologically effective method.
5 cl, 5 dwg, 5 ex

Description

Изобретение относится к области химии и полученные пленки могут быть использованы в различных областях электроники, а также в качестве прозрачных электродов и для создания приборов наноэлектроники и оптоэлектроники нового поколения, сенсоров, фотовольтаики, хранения энергии.The invention relates to the field of chemistry and the resulting films can be used in various fields of electronics, as well as transparent electrodes and to create new generation nanoelectronics and optoelectronics devices, sensors, photovoltaics, energy storage.

В связи с возможностью получения новых свойств большой интерес в настоящее время вызывает получение гибрида графена и углеродных нанотрубок.In connection with the possibility of obtaining new properties, it is of great interest at present to obtain a hybrid of graphene and carbon nanotubes.

Известен способ получения гибрида графена и углеродных нанотрубок, в котором графен предварительно выращивается на медной фольге, затем на полученный графен наносят наночастицы железа или никеля и выращивают углеродные нанотрубки (Yu Zhu et al., Nature Communications, 2012, 3, 1225, doi:10.1038/ncomms2234; Youn-Su Kim et al., Nanotechnology, 2012, 23, 015301; M. Ghazinejad et al., J. Mater. Res., 2013, 28, 958, doi:10.1557/jmr. 2012. 413), в результате получают гибрид графена и углеродных нанотрубок на проводящей подложке (медной фольге).There is a method of producing a hybrid of graphene and carbon nanotubes, in which graphene is preliminarily grown on copper foil, then iron or nickel nanoparticles are applied to the obtained graphene and carbon nanotubes are grown (Yu Zhu et al., Nature Communications, 2012, 3, 1225, doi: 10.1038 / ncomms2234; Youn-Su Kim et al., Nanotechnology, 2012, 23, 015301; M. Ghazinejad et al., J. Mater. Res., 2013, 28, 958, doi: 10.1557 / jmr. 2012.413), the result is a hybrid of graphene and carbon nanotubes on a conductive substrate (copper foil).

Однако для дальнейшего изготовления из полученного гибрида приборных структур определенной конфигурации необходимо перенести его на непроводящую подложку, что значительно усложняет технологию изготовления приборов.However, for further manufacturing of a certain configuration of instrument structures of a particular configuration from the obtained hybrid, it is necessary to transfer it to a non-conductive substrate, which greatly complicates the manufacturing technology of the devices.

Известен способ получения гибрида графена и углеродных нанотрубок (Meng-Qiang Zhao et. Al., ACS NANO, 2012, 6, 10759, doi:10.1021/nn304037d), в котором гибрид графена и углеродных нанотрубок выращивали на чешуйках FeMgAl гидроталькита.A known method of producing a hybrid of graphene and carbon nanotubes (Meng-Qiang Zhao et. Al., ACS NANO, 2012, 6, 10759, doi: 10.1021 / nn304037d), in which a hybrid of graphene and carbon nanotubes was grown on FeMgAl hydrotalcite flakes.

Однако для дальнейшего изготовления из полученного гибрида приборных структур определенной конфигурации необходимо сначала растворить чешуйки гидроталькита и перенести его на непроводящую подложку, что значительно усложняет технологию изготовления приборов.However, for further manufacturing of a certain configuration of instrument structures of a certain configuration from the obtained hybrid, it is first necessary to dissolve the hydrotalcite flakes and transfer it to a non-conductive substrate, which greatly complicates the manufacturing technology of the devices.

Известен принятый за прототип Способ получения гибрида графена и углеродных нанотрубок (Xiaochen Dong et al., Carbon, 2011, 49, 2944, doi:10.1016/j.carbon.2011.03.009), в котором гибрид графена и углеродных нанотрубок выращивали на медной фольге, покрытой наночастичками кремния.Known adopted for the prototype Method for producing a hybrid of graphene and carbon nanotubes (Xiaochen Dong et al., Carbon, 2011, 49, 2944, doi: 10.1016 / j.carbon.2011.03.009), in which a hybrid of graphene and carbon nanotubes was grown on copper foil coated with silicon nanoparticles.

Однако для дальнейшего изготовления из полученного гибрида приборных определенной конфигурации структур необходимо перенести его на непроводящую подложку, что значительно усложняет технологию изготовления приборов.However, for further production of a certain configuration of structures from the obtained instrument hybrid, it is necessary to transfer it to a non-conductive substrate, which greatly complicates the technology of manufacturing devices.

Предлагаемое изобретение решает задачу получения пленок гибрида графена и углеродных нанотрубок нужной конфигурации в заранее определенных местах более простым и технологичным способом на изолирующих подложках.The present invention solves the problem of producing graphene hybrid films and carbon nanotubes of the desired configuration in predetermined places in a simpler and more technologically advanced manner on insulating substrates.

Поставленная задача решается способом получения гибрида графена и углеродных нанотрубок, включающим следующую последовательность операций:The problem is solved by a method of producing a hybrid of graphene and carbon nanotubes, including the following sequence of operations:

- осаждение на подложку пленки алюминия толщиной 1-100 нм;- deposition on the substrate of an aluminum film with a thickness of 1-100 nm;

- напыление на алюминий пленки переходного металла толщиной 0,1-10 нм;- spraying on aluminum a transition metal film with a thickness of 0.1-10 nm;

- отжиг полученной структуры на воздухе при температуре 200-950°С в течение 0,1-10 мин;- annealing the resulting structure in air at a temperature of 200-950 ° C for 0.1-10 minutes;

- последующий нагрев ее до температуры 700-1000°C в реакторе, откаченном до давления 10-4-10-10 Торр;- its subsequent heating to a temperature of 700-1000 ° C in a reactor evacuated to a pressure of 10 -4 -10 -10 Torr;

- после чего производят последовательно напуск углеродсодержащего газа до давления 1-10-4 Торр и откачивание реактора через 1-30 сек с одновременным охлаждением его до комнатной температуры.- after which the carbon-containing gas is sequentially injected to a pressure of 1-10 -4 Torr and the reactor is pumped out after 1-30 seconds while cooling it to room temperature.

Предлагаемая совокупность признаков позволяет осуществлять рост и графена и нанотрубок одновременно из одних и тех же наночастиц катализатора.The proposed set of features allows the growth of both graphene and nanotubes simultaneously from the same catalyst nanoparticles.

В качестве переходного металла используют металл, выбранный из ряда Fe, Ni, Co.As the transition metal, a metal selected from the series Fe, Ni, Co. is used.

Пленку переходного металла наиболее оптимально напылять методом лазерной абляции.The transition metal film is most optimally sprayed using laser ablation.

В качестве углеродсодержащего газа можно наиболее технологично использовать газ, выбранный, например, из ряда ацетилен, метан, этан, пропан, бутан, этилен, гексан.As a carbon-containing gas, it is possible to most technologically use a gas selected, for example, from the series acetylene, methane, ethane, propane, butane, ethylene, hexane.

Наиболее технологично проводить охлаждение реактора до комнатной температуры со скоростью 1-100°/мин.It is most technologically advanced to cool the reactor to room temperature at a rate of 1-100 ° / min.

Технический результат при этом заключается в упрощении технологии получения графена и углеродных нанотрубок заданной конфигурации за счет совместимости технологии получения гибрида с технологией микро- и наноэлектроники.The technical result in this case is to simplify the technology for producing graphene and carbon nanotubes of a given configuration due to the compatibility of the technology for producing a hybrid with the technology of micro- and nanoelectronics.

На фиг.1 показано изображение гибрида графена и углеродных нанотрубок, полученное в сканирующем электронном микроскопе.Figure 1 shows an image of a hybrid of graphene and carbon nanotubes obtained in a scanning electron microscope.

На фиг.2 показано изображение гибрида графена и углеродных нанотрубок, полученное в просвечивающем электронном микроскопе высокого разрешения.Figure 2 shows an image of a hybrid of graphene and carbon nanotubes obtained in a high resolution transmission electron microscope.

На фиг.3 показано изображение углеродных нанотрубок, вырастающих из графена, полученное в просвечивающем электронном микроскопе высокого разрешения.Figure 3 shows the image of carbon nanotubes growing from graphene obtained in a high resolution transmission electron microscope.

На фиг.4 показано изображение, полученное в сканирующем электронном микроскопе, гибрида графена и углеродных нанотрубок в виде квадратов, сформированных с помощью электронной литографии, выращенного на подложке из окисленного кремния.Figure 4 shows the image obtained in a scanning electron microscope, a hybrid of graphene and carbon nanotubes in the form of squares formed by electron lithography grown on a substrate of oxidized silicon.

На фиг.5 показана вольтамперная характеристика, полученная на пленке гибрида графена и углеродных нанотрубок.Figure 5 shows the current-voltage characteristic obtained on the film of a hybrid of graphene and carbon nanotubes.

Приведенные ниже примеры подтверждают, но не ограничивают применение способа.The following examples confirm, but do not limit the application of the method.

Пример №1. Получение пленки гибрида графена и углеродных нанотрубок в виде сплошной структурыExample No. 1. Obtaining a film of graphene hybrid and carbon nanotubes in the form of a continuous structure

На подложку из окисленного кремния была нанесена двухслойная пленка 10 нм Al/1 нм Fe. А1 наносили с помощью электронно-лучевого испарения, а Fe с помощью лазерной абляции в вакуумной камере при давлении 10-6 Торр. После этого подложка отжигалась на воздухе в течение 2 минут, чтобы из пленки Fe сформировались отдельные наночастицы, а пленка алюминия окислилась и стала диэлектриком. Затем подложка помещалась в кварцевый трубчатый реактор, который откачивали до давления 10-6 Торр. После этого реактор вводился в печь, предварительно разогретую до температуры 860°С. Затем в реактор напускали ацетилен до давления 0,75 Торр, выдерживали 5 секунд, затем извлекали реактор из печи и откачивали. После остывания подложки до комнатной температуры на всей поверхности подложки была сформирована пленка гибрида графена и углеродных нанотрубок. Изображение пленки в сканирующем электронном микроскопе показано на фиг.1. Изображение гибрида графена и углеродных нанотрубок, полученное в просвечивающем электронном микроскопе высокого разрешения показано на фиг.2. На фиг.3 показано изображение углеродных нанотрубок, вырастающих из графена, полученное в просвечивающем электронном микроскопе высокого разрешения.A two-layer film of 10 nm Al / 1 nm Fe was deposited on an oxidized silicon substrate. A1 was applied by electron beam evaporation, and Fe was laser-ablated in a vacuum chamber at a pressure of 10 -6 Torr. After this, the substrate was annealed in air for 2 minutes, so that individual nanoparticles were formed from the Fe film, and the aluminum film was oxidized and became an insulator. Then the substrate was placed in a quartz tube reactor, which was pumped to a pressure of 10 -6 Torr. After that, the reactor was introduced into the furnace, preheated to a temperature of 860 ° C. Then acetylene was injected into the reactor to a pressure of 0.75 Torr, held for 5 seconds, then the reactor was removed from the furnace and pumped out. After the substrate was cooled to room temperature, a film of a graphene hybrid and carbon nanotubes was formed on the entire surface of the substrate. The image of the film in a scanning electron microscope is shown in figure 1. An image of a graphene hybrid and carbon nanotubes obtained in a high resolution transmission electron microscope is shown in FIG. 2. Figure 3 shows the image of carbon nanotubes growing from graphene obtained in a high resolution transmission electron microscope.

Пример №2. Получение пленки гибрида графена и углеродных нанотрубок в виде структуры в форме квадратовExample No. 2. Obtaining a film of graphene hybrid and carbon nanotubes in the form of a structure in the form of squares

На подложке из окисленного кремния с помощью процедур фотолитографии была сформирована маска из электронного резиста с квадратными окнами размером 5×5 и 10×10 мкм2. Затем на подложку из окисленного кремния с маской из электронного резиста была нанесена двухслойная пленка 15 нм Al/1 нм Fe. Аl наносили с помощью электроннолучевого испарения, а Fe с помощью лазерной абляции в вакуумной камере при давлении 10-6 Торр. После этого электронный резист растворяли в ацетоне. Двухслойная пленка 15 нм Al/1 нм Fe оставалась на подложке только в тех местах, где не было маски из электронного резиста. После этого подложка отжигалась на воздухе в течение 5 минут, чтобы из пленки Fe сформировались отдельные наночастицы, а пленка алюминия окислилась и стала диэлектриком. Затем подложка помещалась в кварцевый трубчатый реактор, который откачивали до давления 10-6 Торр. После этого реактор вводился в печь, предварительно разогретую до температуры 900°С. Затем в реактор напускали ацетилен до давления 0,4 Торр, выдерживали 10 секунд, затем извлекали реактор из печи и откачивали. После остывания подложки до комнатной температуры на поверхности подложки в местах осаждения двуслойной пленки Al/Fe была сформирована пленка гибрида графена и углеродных нанотрубок в виде квадратов. Изображение пленки в сканирующем электронном микроскопе показано на фиг.4.Using a photolithography procedure, a mask of electron resist with square windows of 5 × 5 and 10 × 10 μm 2 was formed on a substrate of oxidized silicon. Then, a two-layer film of 15 nm Al / 1 nm Fe was deposited on an oxidized silicon substrate with an electron resist mask. Al was deposited by electron beam evaporation, and Fe was laser-ablated in a vacuum chamber at a pressure of 10 -6 Torr. After that, the electronic resist was dissolved in acetone. A two-layer film of 15 nm Al / 1 nm Fe remained on the substrate only in those places where there was no mask from the electron resist. After this, the substrate was annealed in air for 5 minutes, so that individual nanoparticles were formed from the Fe film, and the aluminum film was oxidized and became an insulator. Then the substrate was placed in a quartz tube reactor, which was pumped to a pressure of 10 -6 Torr. After that, the reactor was introduced into the furnace, preheated to a temperature of 900 ° C. Then acetylene was injected into the reactor to a pressure of 0.4 Torr, held for 10 seconds, then the reactor was removed from the furnace and pumped out. After the substrate was cooled to room temperature, a film of squares hybrid was formed on the surface of the substrate in the places of deposition of a two-layer Al / Fe film, and a hybrid of graphene and carbon nanotubes. The image of the film in a scanning electron microscope is shown in Fig.4.

Пример №3. Получение пленки гибрида графена и углеродных нанотрубок в виде структуры в форме полосыExample No. 3. Obtaining a film of graphene hybrid and carbon nanotubes in the form of a structure in the form of a strip

На подложке из окисленного кремния с помощью процедур фотолитографии была сформирована маска из электронного резиста в виде структуры в форме полосы размером 85×2000 мкм2. Затем на подложку из окисленного кремния с маской из электронного резиста была нанесена двухслойная пленка 15 нм Al/1 нм Fe. Al наносили с помощью электроннолучевого испарения, a Fe с помощью лазерной абляции в вакуумной камере при давлении 10-6 Торр. После этого электронный резист растворяли в ацетоне. Двухслойная пленка 15 нм Al/1 нм Fe оставалась на подложке только в тех местах, где не было маски из электронного резиста. После этого подложка отжигалась на воздухе в течение 5 минут, чтобы из пленки Fe сформировались отдельные наночастицы, а пленка алюминия окислилась и стала диэлектриком. Затем подложка помещалась в кварцевый трубчатый реактор, который откачивали до давления 10-6 Торр. После этого реактор вводился в печь, предварительно разогретую до температуры 900°С. Затем в реактор напускали ацетилен до давления 0,4 Торр, выдерживали 10 секунд, затем извлекали реактор из печи и откачивали. После остывания подложки до комнатной температуры на поверхности подложки в местах осаждения двуслойной пленки Al/Fe была сформирована пленка гибрида графена и углеродных нанотрубок в виде полосы. Вольтамперная характеристика, полученная на пленке гибрида графена и углеродных нанотрубок, показана на фиг.5, что подтверждает получение проводящей структуры на изолирующей подложке.Using a photolithography procedure, a mask of electronic resist was formed on a substrate of oxidized silicon in the form of a structure in the form of a strip with a size of 85 × 2000 μm 2 . Then, a two-layer film of 15 nm Al / 1 nm Fe was deposited on an oxidized silicon substrate with an electron resist mask. Al was deposited by electron beam evaporation, and Fe by laser ablation in a vacuum chamber at a pressure of 10 -6 Torr. After that, the electronic resist was dissolved in acetone. A two-layer film of 15 nm Al / 1 nm Fe remained on the substrate only in those places where there was no mask from the electron resist. After this, the substrate was annealed in air for 5 minutes, so that individual nanoparticles were formed from the Fe film, and the aluminum film was oxidized and became an insulator. Then the substrate was placed in a quartz tube reactor, which was pumped to a pressure of 10 -6 Torr. After that, the reactor was introduced into the furnace, preheated to a temperature of 900 ° C. Then acetylene was injected into the reactor to a pressure of 0.4 Torr, held for 10 seconds, then the reactor was removed from the furnace and pumped out. After the substrate was cooled to room temperature, a film of a hybrid of graphene and carbon nanotubes in the form of a strip was formed on the surface of the substrate in the places of deposition of a two-layer Al / Fe film. The current-voltage characteristic obtained on the film of a hybrid of graphene and carbon nanotubes is shown in Fig. 5, which confirms the receipt of a conductive structure on an insulating substrate.

Пример №4. Получение пленки гибрида графена и углеродных нанотрубок в виде сплошной структурыExample No. 4. Obtaining a film of graphene hybrid and carbon nanotubes in the form of a continuous structure

На подложку из окисленного кремния была нанесена двухслойная пленка 10 нм Al/1 нм Pt. Al наносили с помощью электронно-лучевого испарения, а Pt с помощью лазерной абляции в вакуумной камере при давлении 10-6 Торр. После этого подложка отжигалась на воздухе в течение 2 минут, чтобы из пленки Pt сформировались отдельные наночастицы, а пленка алюминия окислилась и стала диэлектриком. Затем подложка помещалась в кварцевый трубчатый реактор, который откачивали до давления 10-6 Торр. После этого реактор вводился в печь, предварительно разогретую до температуры 860°С. Затем в реактор напускали этилен до давления 0,75 Торр, выдерживали 5 секунд, затем извлекали реактор из печи и откачивали. После остывания подложки до комнатной температуры на всей поверхности подложки была сформирована пленка гибрида графена и углеродных нанотрубок. Изображение пленки в сканирующем электронном микроскопе аналогично фиг.1. Изображение гибрида графена и углеродных нанотрубок, полученное в просвечивающем электронном микроскопе высокого разрешения аналогично фиг.2.A two-layer film of 10 nm Al / 1 nm Pt was deposited on an oxidized silicon substrate. Al was deposited by electron beam evaporation, and Pt by laser ablation in a vacuum chamber at a pressure of 10 -6 Torr. After this, the substrate was annealed in air for 2 minutes, so that individual nanoparticles were formed from the Pt film, and the aluminum film was oxidized and became an insulator. Then the substrate was placed in a quartz tube reactor, which was pumped to a pressure of 10 -6 Torr. After that, the reactor was introduced into the furnace, preheated to a temperature of 860 ° C. Then ethylene was injected into the reactor to a pressure of 0.75 Torr, held for 5 seconds, then the reactor was removed from the furnace and pumped out. After the substrate was cooled to room temperature, a film of a graphene hybrid and carbon nanotubes was formed on the entire surface of the substrate. The image of the film in a scanning electron microscope is similar to figure 1. The image of a graphene hybrid and carbon nanotubes obtained in a high resolution transmission electron microscope is similar to FIG. 2.

Пример №5. Получение пленки гибрида графена и углеродных нанотрубок в виде сплошной структурыExample No. 5. Obtaining a film of graphene hybrid and carbon nanotubes in the form of a continuous structure

На подложку из окисленного кремния была нанесена двухслойная пленка 10 нм Al/1 нм Fe. Al наносили с помощью электронно-лучевого испарения, а Fe с помощью лазерной абляции в вакуумной камере при давлении 10-6 Торр. После этого подложка отжигалась на воздухе в течение 2 минут, чтобы из пленки Fe сформировались отдельные наночастицы, а пленка алюминия окислилась и стала диэлектриком. Затем подложка помещалась в кварцевый трубчатый реактор, который откачивали до давления 10-6 Торр. После этого реактор вводился в печь, предварительно разогретую до температуры 860°С. Затем в реактор напускали смесь газов, содержащую 10% оксида углерода и 90% водорода, до давления 1,00 Торр, выдерживали 10 секунд, затем извлекали реактор из печи и откачивали. После остывания подложки до комнатной температуры на всей поверхности подложки была сформирована пленка гибрида графена и углеродных нанотрубок. Изображение пленки в сканирующем электронном микроскопе аналогично фиг.1. Изображение гибрида графена и углеродных нанотрубок, полученное в просвечивающем электронном микроскопе высокого разрешения, аналогично фиг.2.A two-layer film of 10 nm Al / 1 nm Fe was deposited on an oxidized silicon substrate. Al was deposited by electron beam evaporation, and Fe by laser ablation in a vacuum chamber at a pressure of 10 -6 Torr. After this, the substrate was annealed in air for 2 minutes, so that individual nanoparticles were formed from the Fe film, and the aluminum film was oxidized and became an insulator. Then the substrate was placed in a quartz tube reactor, which was pumped to a pressure of 10 -6 Torr. After that, the reactor was introduced into the furnace, preheated to a temperature of 860 ° C. Then a mixture of gases containing 10% carbon monoxide and 90% hydrogen was injected into the reactor to a pressure of 1.00 Torr, held for 10 seconds, then the reactor was removed from the furnace and pumped out. After the substrate was cooled to room temperature, a film of a graphene hybrid and carbon nanotubes was formed on the entire surface of the substrate. The image of the film in a scanning electron microscope is similar to figure 1. The image of a hybrid of graphene and carbon nanotubes obtained in a high resolution transmission electron microscope, similarly to figure 2.

Как видно из приведенных примеров, заявляемый способ позволяет получать пленки гибрида графена и углеродных нанотрубок заданной конфигурации в заранее определенных местах на непроводящих подложках простым и технологичным способом.As can be seen from the above examples, the inventive method allows to obtain films of a hybrid of graphene and carbon nanotubes of a given configuration in predetermined places on non-conductive substrates in a simple and technological way.

Claims (5)

1. Способ получения гибрида графена и углеродных нанотрубок, включающий последовательность следующих операций:
- осаждение на подложку пленки алюминия толщиной 1-100 нм;
- напыление на пленку алюминия переходного металла толщиной 0,1-10 нм;
- отжиг полученной структуры на воздухе при температуре 200-950°С в течение 0,1-10 мин;
- последующий нагрев ее до температуры 700-1000°С в реакторе, откаченном до давления 10-4-10-10 Торр;
- после чего производят последовательно напуск углеродсодержащего газа до давления 1-10-4 Торр и откачивание реактора через 1-30 сек с одновременным охлаждением его до комнатной температуры.
1. A method of obtaining a hybrid of graphene and carbon nanotubes, comprising a sequence of the following operations:
- deposition on the substrate of an aluminum film with a thickness of 1-100 nm;
- spraying on a film of aluminum transition metal with a thickness of 0.1-10 nm;
- annealing the resulting structure in air at a temperature of 200-950 ° C for 0.1-10 minutes;
- its subsequent heating to a temperature of 700-1000 ° C in a reactor evacuated to a pressure of 10 -4 -10 -10 Torr;
- after which the carbon-containing gas is sequentially injected to a pressure of 1-10 -4 Torr and the reactor is pumped out after 1-30 seconds while cooling it to room temperature.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве переходного металла используют металл, выбранный из ряда Fe, Ni, Co.2. The method according to claim 1, characterized in that the metal selected from the series Fe, Ni, Co. is used as the transition metal. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что пленку переходного металла напыляют методом лазерной абляции.3. The method according to claim 1, characterized in that the transition metal film is sprayed by laser ablation. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего газа берут газ, выбранный из ряда ацетилен, метан, этан, пропан, бутан, этилен, гексан.4. The method according to claim 1, characterized in that as a carbon-containing gas take a gas selected from the range of acetylene, methane, ethane, propane, butane, ethylene, hexane. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение реактора до комнатной температуры производят со скоростью 1-100°С/мин. 5. The method according to claim 1, characterized in that the reactor is cooled to room temperature at a rate of 1-100 ° C / min.
RU2013126062/05A 2013-06-06 2013-06-06 Method of producing graphene hybrid and carbon nanotubes RU2548989C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126062/05A RU2548989C2 (en) 2013-06-06 2013-06-06 Method of producing graphene hybrid and carbon nanotubes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126062/05A RU2548989C2 (en) 2013-06-06 2013-06-06 Method of producing graphene hybrid and carbon nanotubes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013126062A RU2013126062A (en) 2014-12-20
RU2548989C2 true RU2548989C2 (en) 2015-04-20

Family

ID=53278063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013126062/05A RU2548989C2 (en) 2013-06-06 2013-06-06 Method of producing graphene hybrid and carbon nanotubes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2548989C2 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2400858C1 (en) * 2009-11-09 2010-09-27 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) Method of producing graphene nano-ribon fet

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2400858C1 (en) * 2009-11-09 2010-09-27 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) Method of producing graphene nano-ribon fet

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIAOCHEN DONG et al, One-step growth of graphene-carbon nanotube hybrid materials by chemical vapor deposition, Carbon, 2011, v.49, p.p. 2944-2949. *
YU ZHU et al, A seamless three-dimensional carbon nanotube graphene hybrid material, Nature Commun., 2012, p.p. 1-5. . . *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013126062A (en) 2014-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. Direct formation of wafer-scale single-layer graphene films on the rough surface substrate by PECVD
Yeh et al. Single-step growth of graphene and graphene-based nanostructures by plasma-enhanced chemical vapor deposition
Zhu et al. Healing of reduced graphene oxide with methane+ hydrogen plasma
JP2009143799A (en) Single crystal graphene sheet and method for producing the same
US11673807B2 (en) Carbon nanostructured materials and methods for forming carbon nanostructured materials
US11124870B2 (en) Transfer-free method for producing graphene thin film
CN105036114B (en) Graphene carbon nanotube graphene composite structure and preparation method thereof
US9562287B2 (en) Method for producing hexagonal boron nitride film using borazine oligomer as a precursor
Fan et al. Graphene networks for high-performance flexible and transparent supercapacitors
TWI526559B (en) Process for forming carbon film or inorganic material film on substrate by physical vapor deposition
TW201337029A (en) Chemical vapor deposition of graphene on dielectrics
KR20120087486A (en) Graphene-Oxide Semiconductor Heterojunction Devices, and Production Method of the Same
TWI406807B (en) Method for making carbon nanotube film
Park et al. Thickness-controlled multilayer hexagonal boron nitride film prepared by plasma-enhanced chemical vapor deposition
CN104909359A (en) Method for direct and rapid preparation of single-layer graphene on SiO2/Si substrate
Kwak et al. In situ observations of gas phase dynamics during graphene growth using solid-state carbon sources
JP2008201594A (en) Structure of fine fibers and its production method
CN110745812A (en) Method for preparing graphene or graphite film ultra-quickly
TWI521076B (en) Manufacturing method of the graphene layer
RU2548989C2 (en) Method of producing graphene hybrid and carbon nanotubes
US11511996B2 (en) Carbon nanotube composite, method for manufacturing the same, and method for manufacturing refined carbon nanotube
CN114171370A (en) Method for preparing graphene in relatively closed area by solid phase method
Bisht et al. Substrate bias induced synthesis of flowered-like bunched carbon nanotube directly on bulk nickel
CN109095454B (en) Carbon nano tube and purification method thereof
Ha et al. Freestanding graphene nanosheets and large-area/patterned graphene nanofilms from indium-catalyzed graphite