一种氮在碳纳米尖端中掺杂的有效方法技术

本发明专利技术提供一种氮在碳纳米尖端中掺杂的有效方法，在Si衬底上沉积一层金膜作为催化剂层，以CH4、H2和N2为反应气体，在利用等离子体增强热丝化学气相沉积制备碳纳米尖端的过程中，将氮有效地掺入碳纳米尖端中；其中，金膜的厚度为5~30nm；反应气体中，CH4的浓度15~20%，H2的浓度50~65%，N2的浓度15~40%；衬底温度为800~900℃；反应室的工作压强为1500~3000Pa；偏压电流120~160mA；生长时间20~30分钟。本发明专利技术利用金催化剂层制备的碳纳米尖端为非晶碳纳米尖端，含氮量可达11%以上，有sp3C-N和sp2C-N成分。尤其是发现金催化剂颗粒位于碳纳米尖端的顶端，解决了碳纳米尖端顶端制备电极的困难，为它在发光二极管(LED)的应用奠定了基础。它将来可用作白光发光二极管(LED)、场电子发射器制备和光催化的候选材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及氮在碳纳米尖端中的一种有效掺杂方法，具体涉及催化剂的选择和用金催化剂层制备的掺氮非晶碳纳米尖端。
技术介绍
碳纳米尖端是近年来发现的新型碳纳米材料，其形貌类似锥形。到目前为止，已发现三种结构的碳纳米尖端，分别为管状碳纳米尖端、由与生长方向垂直的石墨稀片堆垛起来的碳纳米尖端和非晶碳纳米尖端。它们具有良好的电学性能和力学性能如低的场电子发射开启电场和高的杨氏模量，非常适合于用作场电子发射器、扫描探针尖端和纳米光刻等领域的材料。 上述三种结构的碳纳米尖端中，非晶碳纳米尖端是由5/73 C-C和5/72 C-C键组成。SPi C-C键是目前所有化学键中键能最高的化学键，主要决定碳材料的力学性能，6P2 C-C主要决定碳材料的光学性能和电学性能。因此，由5/73 C-C和5/72 C-C形成的非晶碳纳米尖端能够显示出光学、电学、力学和结构等综合的优异性能。所以，有关非晶碳纳米尖端结构和性能的研究引起了人们的极大关注。然而，由印3 C-C和5/72 C-C形成的非晶碳纳米尖端中含有较多的缺陷和载流子少等原因，如非晶碳纳米尖端中的悬挂键往往是电子的非辐射复合中心，降低非晶碳纳米尖端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮在碳纳米尖端中掺杂的有效方法，其特征在于，在Si衬底上沉积一层金膜作为催化剂层，以CH4、H2和N2为反应气体，在利用等离子体增强热丝化学气相沉积制备碳纳米尖端的过程中，将氮有效地掺入碳纳米尖端中，金颗粒位于形成的碳纳米尖端顶端；其中，金膜的厚度为5~30?nm；反应气体中，CH4的浓度15~20%，H2的浓度50~65%，N2的浓度15~40%；衬底温度为800~900℃；反应室的工作压强为1500~3000Pa；偏压电流120~160mA；生长时间20~30分钟。

【技术特征摘要】
1.一种氮在碳纳米尖端中掺杂的有效方法，其特征在于，在Si衬底上沉积一层金膜作为催化剂层，以CH4、H2和N2为反应气体，在利用等离子体增强热丝化学气相沉积制备碳纳米尖端的过程中，将氣有效地惨入碳纳米尖端中，金颗粒位于形成的碳纳米尖端顶端； 其中，金膜的厚度为5 30 nm ;反应气体中，CH4的浓度15 20%，H2的浓度50 65%，N2的浓度15 40% ;衬底温度为80(T90(TC ;反应室的工作压强为150(T3000Pa ;偏压电流12(Tl60mA...

【专利技术属性】
技术研发人员：王必本，全学军，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：