一种垂直碳纳米管阵列制造技术

本实用新型专利技术涉及一种垂直碳纳米管阵列，包括由下至上依次设置的基体层、缓冲层和催化剂层，所述基体层为硅层，所述缓冲层为Al2O3膜层，所述催化剂层为铁膜层、钴膜层或镍膜层；所述基体层的厚度为725

【技术实现步骤摘要】
一种垂直碳纳米管阵列


[0001]本技术涉及垂直碳纳米管阵列技术，特别涉及一种垂直碳纳米管阵列。

技术介绍

[0002]垂直碳纳米管阵列(VACNTs)，由碳纳米管制成，可吸收照射其上的99.96％的光线。碳纳米管是完全由碳原子构成，由单层石墨烯以某一方向为轴，卷曲 360
°
形成的无缝中空管，垂直碳纳米管阵列由于独特的微纳米结构，使得入射光在阵列间多次散射，最终被碳原子吸收，导致垂直碳纳米管阵列具有很低的反射率。
[0003]目前，大多高吸收材料(超黑材料)仍存在超黑吸收效果不足的难题。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题是：提供一种垂直碳纳米管阵列，可一定程度提高超黑吸收效果。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：
[0006]一种垂直碳纳米管阵列，包括由下至上依次设置的基体层、缓冲层和催化剂层，所述基体层为硅层，所述缓冲层为Al2O3膜层，所述催化剂层为铁膜层、钴膜层或镍膜层；所述基体层的厚度为725
±
5μm，所述缓冲层的厚度为16.72
ꢀ±
5nm，所述催化剂层的厚度为2.62
±
5nm。
[0007]进一步的，所述基体层的厚度为725μm。
[0008]进一步的，所述缓冲层的厚度为16.72nm。
[0009]进一步的，所述催化剂层的厚度为2.62nm。
[0010]本技术的有益效果在于：
[0011]本技术的垂直碳纳米管阵列，通过层级以及层级厚度的设计，使得设计数十微米的VACNTs即可达到理想的超黑高吸收效果。
附图说明
[0012]图1为本技术实施例一的垂直碳纳米管阵列的层级结构示意图；
[0013]图2为本技术实施例一的垂直碳纳米管阵列中Al2O3薄膜的数据拟合图；
[0014]图3为本技术实施例一的垂直碳纳米管阵列中Fe+Al2O3薄膜的数据拟合图；
[0015]图4为本技术实施例一的垂直碳纳米管阵列的拉曼光谱；
[0016]图5为本技术实施例一的垂直碳纳米管阵列在250-1250nm波段的反射率图表。
[0017]标号说明：
[0018]1、基体层；2、缓冲层；3、催化剂层。
具体实施方式
[0019]为详细说明本技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
[0020]本技术最关键的构思在于：上述层级以及层级厚度的设计。
[0021]请参照图1以及图2，本技术的垂直碳纳米管阵列包括由下至上依次设置的基体层1、缓冲层2和催化剂层3，所述基体层1为硅层，所述缓冲层2为 Al2O3膜层，所述催化剂层3为铁膜层、钴膜层或镍膜层；所述基体层的厚度为 725
±
5μm，所述缓冲层的厚度为16.72
±
5nm，所述催化剂层的厚度为2.62
±
5 nm。
[0022]从上述描述可知，本技术的有益效果在于：
[0023]本技术的垂直碳纳米管阵列，通过层级以及层级厚度的设计，使得设计数十微米的VACNTs即可达到理想的超黑高吸收效果。
[0024]进一步的，所述基体的厚度为725μm。
[0025]进一步的，所述缓冲层的厚度为16.72nm。
[0026]进一步的，所述催化剂层的厚度为2.62nm。
[0027]本技术的实施例一为：
[0028]本实施例的垂直碳纳米管阵列，参见图1，包括由下至上依次设置的基体层 1、缓冲层2和催化剂层3，所述基体层1为硅层，所述缓冲层2为Al2O3膜层，所述催化剂层3为铁膜层；所述基体层1的厚度为725μm，所述缓冲层2的厚度为16.72nm，所述催化剂层3的厚度为2.62nm。
[0029]本实施例的垂直碳纳米管阵列可由下述制备方法制得：
[0030]步骤1：通过磁控溅射或原子层沉积方法在基体表面依次镀上缓冲层和催化剂层；
[0031]其中，缓冲层薄膜和催化剂薄膜的具体制备如下：
[0032]基体表面沉积的薄膜由缓冲层薄膜和催化剂薄膜组成。采用的缓冲层为 Al2O3薄膜，采用的催化剂薄膜为铁薄膜。磁控溅射工艺可以采用现有的磁控溅射设备进行。
[0033]缓冲层薄膜制备所用衬底为P<100>单面抛光硅片，厚度约为725μm，采用乙醇、丙酮、去离子水依次超声清洗，然后烘干备用。然后在硅片表面上沉积氧化铝薄膜，具体的，采用磁控溅射制备薄膜，靶材为铝靶。反应溅射之前，使用分子泵将腔室的真空度预抽到约5
×
10-5
Pa。由质量流量计控制氩气的流量。预溅射30分钟后，开始反应溅射，溅射时间为4min。进而在基体上成功镀上缓冲层。
[0034]接下来在已沉积氧化铝薄膜的硅片表面沉积铁薄膜，采用磁控溅射制备薄膜，靶材为铁靶。反应溅射之前，使用分子泵将腔室的真空度预抽到约5
×
10-5
Pa。由质量流量计控制氩气的流量。预溅射30分钟后，开始反应溅射，溅射时间为 16min。进而在基体上成功镀上催化剂层。
[0035]可增设测控步骤，具体的，采用的分析表征方法主要是椭偏仪，利用椭偏仪对纳米薄膜(缓冲层和催化剂层)进行精准测量，可以测量并分析实验中制备的缓冲层和催化剂层的薄膜厚度并反映薄膜的成分信息。
[0036]步骤2：再将镀有缓冲层和催化剂层后的基体放入CVD反应腔体中，通入碳源。于750℃下，碳源裂解转化为碳原子，碳原子扩散到基体上并进入催化剂颗粒中，饱和后碳原子将在催化剂表面析出并形成碳纳米管。CVD反应可采用现有的WACVD沉积设备进行。
[0037]碳纳米管通常是通过化学气相沉积法制备，化学气相沉积法是制备定向生长碳纳米管的最佳途径。它是通过以烃类或一氧化碳为原料催化裂解出碳，并在金属催化剂上长出碳纳米管。基体上铁薄膜在还原气氛下经750℃左右的热处理，在纳米效应、表面张力和奥斯瓦尔德成熟的共同作用下形成纳米催化颗粒。碳源分子在铁纳米颗粒作用下裂解产生碳原子，经过表面吸附、扩散、溶解、重排并达到饱和后析出形成碳纳米管。
[0038]实施例一的垂直碳纳米管阵列的特性表征
[0039](一)厚度表征/验证：
[0040]通过椭偏仪测量实施例一的垂直碳纳米管阵列中的Al2O3、Fe+Al2O3薄膜的光学数据，这些光学数据是其特有的参数。将这些光学数据与数据库中现有的 Al2O3、Fe+Al2O3薄膜的数据进行拟合，如图2-3所示。从图2-3中所示拟合结果得出Al2O3薄膜厚度为16.72nm、Fe膜厚度为2.62nm。由表征结果可知溅射所得的Fe薄膜厚度达到了纳米尺度，在纳米效应、表面张力和奥斯瓦尔德成熟的作用下，薄膜在高温可熔化形成纳米催化颗粒，因此该催化剂薄膜达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直碳纳米管阵列，其特征在于，包括由下至上依次设置的基体层、缓冲层和催化剂层，所述基体层为硅层，所述缓冲层为Al2O3膜层，所述催化剂层为铁膜层、钴膜层或镍膜层；所述基体层的厚度为725
±
5μm，所述缓冲层的厚度为16.72
±
5nm，所述催化剂层的厚度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：康品春，冯国进，柴忻，章俞之，蒋淑恋，郑鹏，阮育娇，周萍，崔潼，黄艺滨，
申请(专利权)人：厦门市计量检定测试院，
类型：新型
国别省市：