本发明专利技术涉及一种碳纳米管生长装置，其包括：一反应腔，其具有一进气口；至少一微流管，其与该进气口相连接，该微流管用于碳纳米管生长用碳源气的预解离；及一加热装置，用以对通过该微流管的碳源气进行加热解离。本发明专利技术通过设置一向反应腔提供碳源气的微流管及供通过该微流管的碳源气进行高温加热的加热装置，由于微流管具有较小的管径面积，其将向反应腔内提供一解离的碳源气，进而可有效降低碳纳米管生长温度。本发明专利技术还提供一种碳纳米管生长方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，尤其是关于利用化学气相沉积法进行碳纳米管生长的。
技术介绍
碳纳米管是一种新型碳材料，由日本研究人员Iijima于1991年发现，请参见″Helical microtubules of graphitic carbon″，S Iijima，Nature，vol.354，p56(1991)。碳纳米管具有极优异的导电性能，且其具有几乎接近理论极限的尖端表面积(尖端表面积愈小，其局部电场愈集中)，所以碳纳米管是已知最好的场发射材料之一，它具有极低的场发射电压，可传输极大的电流密度，并且电流极稳定，因而非常适合做场发射器件的场发射材料。目前，碳纳米管的制备方法很多，其大致可分为石墨电极电弧放电沉积法、激光蒸发沉积法、及化学气相沉积法等。其中，化学气相沉积法因其可应用于大表面积的碳纳米管生长而成为目前最主要的方法之一。现有技术中已揭露一种化学气相沉积法—热化学气相沉积法，其是将表面形成有催化剂(如铁、钴、镍、或其合金)的基底置于一石英管中，采用一加热炉对该石英管内的催化剂加热至高温(如700～1200摄氏度(℃))；再将CH4、C2H2、C2H4等碳氢化合物反应气体通入高温的石英管中进行反应，生长出碳纳米管。然而，该种热化学气相沉积法的碳纳米管生长温度过高(一般为700～1200℃)，其造成许多应用上的阻碍。例如，冷阴极场发射显示器用阴极基底一般选用玻璃，该种玻璃的应变点(Strain Point)最高为666℃；因此上述热化学气相沉积法就不适合于在该种玻璃上直接生长碳纳米管以用于冷阴极场发射显示器。现有技术中已揭露另一种化学气相沉积法—等离子体辅助化学气相沉积法，其是利用一高频电源(如射频电源及微波电源)激发出等离子体来替代热化学气相沉积法使用的加热炉来加热催化剂以进行碳纳米管生长。该种等离子体辅助化学气相沉积法的碳纳米管生长温度可达600℃以下，其在一定程度上可克服热化学气相沉积法生长碳纳米管温度过高的缺陷。然而利用等离子体激发对催化剂加热所需等离子体功率一般需为1～5千瓦特(kW)，其功率较高，造成能耗较大。有鉴于此，有必要提供一种改进的，其可具有生长温度较低等特点。
技术实现思路
下面将以具体实施例说明一种，其可具有生长温度较低等特点。为实现上述内容，提供一种碳纳米管生长装置，其包括一反应腔，其具有一进气口；至少一微流管，其与该进气口相连接，该微流管用于碳纳米管生长用碳源气的预解离；及一加热装置，用以对通过该微流管的碳源气进行加热解离。第一实施例中，所述碳纳米管生长装置可为等离子体辅助化学气相沈积碳纳米管生长装置，其进一步包括一对相对设置的电极，其位于该反应腔内；及一高频电源，其用于向该电极施加一电压。另一实施例中，所述碳纳米管生长装置可为热化学气相沈积碳纳米管生长装置，其进一步包括一供装载于该反应腔内的碳纳米管生长用催化剂加热的加热装置。以及，提供一种碳纳米管生长方法，其包括以下步骤将一表面形成有一催化剂层的基底装载于一反应腔内；通过至少一被加热的微流管向一反应腔内通入预解离碳源气；以该预解离碳源气为碳源，在该反应腔内进行化学气相沉积生长碳纳米管。所述碳纳米管生长温度可为300～600摄氏度(℃)；所述化学气相沉积法包括热化学气相沉积法及等离子体辅助化学气相沉积法。所述微流管是通过一加热装置加热至600～1200℃。相对于现有技术，本专利技术实施例所提供的，其通过设置一向反应腔提供碳源气的微流管及供通过该微流管的碳源气进行高温加热的加热装置，由于微流管具有较小的管径面积，其将向反应腔内提供一预解离的碳源气，进而可有效降低碳纳米管生长温度。若采用等离子体辅助气相沉积法进行碳纳米管生长，还可有效降低等离子体功率。附图说明图1是本专利技术第一实施例碳纳米管生长装置的示意图。图2是本专利技术第二实施例碳纳米管生长装置的示意图。具体实施方式下面结合附图将对本专利技术实施例作进一步的详细说明。参见图1，本专利技术第一实施例所提供的碳纳米管生长装置10，用于等离子体辅助化学气相沉积生长碳纳米管，其包括反应腔12，微流管16，及加热装置18。其中，反应腔12上部设置有一进气口128，以供向该反应腔12提供一碳纳米管生长用碳源。该反应腔12下部还设置有一出气口129，其可外接一泵浦，用以维持碳纳米管生长时该反应腔12的腔内压强。在该反应腔12内，还设置有一第一电极120及与该第一电极120相对设置的第二电极122；进气口128以设置于该第一电极120与第二电极122之间为佳。在反应腔12外部设有一高频电源14，该第一电极120及第二电极122与高频电源14相连接。该高频电源14可在第一电极120及第二电极122之间施加一高频电压，其可为一射频电源或微波电源。本实施例中，高频电源是指其输出频率为50千赫兹(kHz)及以上的电源；对于射频电源，其输出频率范围为50kHz～300兆赫兹(MHz)；对于微波电源，其输出频率范围为300MHz～300千兆赫兹(GHz)。其中，典型的微波电源的输出频率为2.45GHz及915MHz；典型的射频电源的输出频率为13.56MHz。微流管16一端与该进气口128相连接，用于向该反应腔12提供一预解离碳源气；其另一端与气体入口121相连接，用以接收由一气体供给装置提供的碳源气，该碳源气可选用CH4、C2H2、C2H4等碳氢化合物。本实施例中，设置有一个微流管16(如图1所示)，当然，也可设置多个微流管，以增加气体流量。该微流管的直径一般为1毫米(mm)及以下；本实施例优选为100～1000微米(μm)。由于微流管16的管径面积较小，碳纳米管生长用碳源气通过该微流管16时容易受热而解离，即碳源气进入反应腔12之前被预解离；然后该预解离的碳源气进入反应腔12内的第一电极120与第二电极122之间，在第一电极120与第二电极122之间的高频电场作用下将产生一等离子体126以用于碳纳米管生长。加热装置18用于对通过微流管16的碳源气等气体进行加热至高温，一般为600～1200℃。该加热装置18可选用现有技术中热化学气相沉积法生长碳纳米管用高温炉；该高温炉可环绕于微流管16，并对其进行加热，由于微流管16的管径面积较小，该高温炉可对通过微流管16的碳源气等气体进行迅速加热至其热分解。本碳纳米管生长装置10，通过微流管16及加热装置18对碳源气进行预解离，其可有效降低反应腔12内碳纳米管生长所需等离子体功率，其可为200～600W(瓦特)。下面将具体描述本实施例中碳纳米管生长装置10的工作过程(1)将一基底123置于反应腔12内的第一电极120与第二电极122之间，或第一电极120上，并对该反应腔12抽真空。该第一电极120接地(如图1所示)，其表面形成有一催化剂层124，该催化剂层124将用作碳纳米管生长的触媒层。该基底123可选用石英、玻璃、硅等材料。该催化剂层124的材质可选用现有技术中常用的铁、钴、镍、或其合金等。(2)通过一气体供给装置(图未示)经由气体入口121向微流管16提供一碳源气，并对微流管16加热，该碳源气应受热而发生预解离。所述碳源气可为CH4、C2H2、C2H4等碳氢化合物；优选的，向微流管16内通入碳源气与氨气的混合气体，氨气的通入可促进碳源气的分解及提高催化剂的成核本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳纳米管生长装置，其包括：一反应腔，其具有一进气口；至少一微流管，其与该进气口相连接，该微流管用于碳纳米管生长用碳源气的预解离；及一加热装置，用以对通过该微流管的碳源气进行加热解离。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张庆州，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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