A method has been developed for continuous synthesis of carbon nanotube (CNT) arrays on large-area metal substrates using a reactor that moves above the substrate surface with a given scan rate. The reagent vapors pass through the region of plasma laser discharge towards the substrate surface screened by an argon flow from the external atmosphere. Vertically aligned multi-walled CNTs (MWCNTs) are formed on copper as a result of decomposition of ethylene and the vapor of iron pentacarbonyl. The main parameters of laser plasma discharge, gas jets, and concentrations of feed compounds have been estimated in terms of their effect on the growth rate and MWCNT morphology. The measurements of MWCNTs/Cu field emission characteristics have been used to determine optimal synthesis parameters for the fabrication of effective field emission cathodes.
References
1.
S. S.
Fan
, M. G.
Chapline
, N. R.
Franklin
, T. W.
Tombler
, A. M.
Cassell
, and H.
Dai
, Science
283
(5401
), 512
(1999
).2.
L. A.
Chernozatonskii
, Y. V.
Gulyaev
, Z. Y.
Kosakovskaya
, N. I.
Sinitsyn
, G. V.
Torgashov
, Y. F.
Zakharchenko
, E. A.
Fedorov
, and V. P.
Val'chuk
, Chem. Phys. Lett.
233
, 63
(1995
).3.
S.
Park
, A. P.
Gupta
, S. J.
Yeo
, J.
Jung
, S. H.
Paik
, M.
Mativenga
, S. H.
Kim
, J. H.
Shin
, J. S.
Ahn
, and J.
Ryu
, Nanomaterials
8
, 378
(2018
).4.
Y.
Li
, Y.
Sun
, and J. T. W.
Yeow
, Nanotechnology
26
(24
), 242001
(2015
).5.
A. P.
Gupta
, S.
Park
, S. J.
Yeo
, J.
Jung
, C.
Cho
, S. H.
Paik
, H.
Park
, Y. C.
Cho
, S. H.
Kim
, J. H.
Shin
, J. S.
Ahn
, and J.
Ryu
, Materials
10
(8
), 878
(2017
).6.
S.
Wei
, W. P.
Kang
, J. L.
Davidson
, and J. H.
Huang
, Diamond Relat. Mater.
17
, 906
(2008
).7.
E. O.
Fedorovskaya
, L. G.
Bulusheva
, A. G.
Kurenya
, I. P.
Asanov
, N. A.
Rudina
, K. O.
Funtov
, I. S.
Lyubutin
, and A. V.
Okotrub
, Electrochim. Acta
139
, 165
(2014
).8.
M.
Penza
, R.
Rossi
, M.
Alvisi
, and E.
Serra
, Nanotechnology
21
, 105501
(2010
).9.
K.
Qian
, T.
Chen
, B.
Yan
, Y.
Lin
, D.
Xu
, Z.
Sun
, and B.
Cai
, Electron. Lett.
41
, 824
(2005
).10.
Z.
Xiao
, L. B.
Kong
, S.
Ruan
, X.
Li
, S.
Yu
, X.
Li
, Y.
Jiang
, Z.
Yao
, S.
Ye
, C.
Wang
, T.
Zhang
, K.
Zhou
, and S.
Li
, Sens. Actuators B: Chem.
274
, 235
(2018
).11.
Q.
Nie
, W.
Zhang
, L.
Wang
, Z.
Guo
, C.
Li
, J.
Yao
, M.
Li
, D.
Wu
, and L.
Zhou
, Sens. Actuators B: Chem.
270
, 140
(2018
).12.
E. O.
Fedorovskaya
, E. K.
Apartsin
, D. S.
Novopashina
, A. G.
Venyaminova
, A. G.
Kurenya
, L. G.
Bulusheva
, and A. V.
Okotrub
, Mater. Des.
100
, 67
(2016
).13.
Z. P.
Yang
, L.
Ci
, J. A.
Bur
, S. Y.
Lin
, and P. M.
Ajayan
, Nano Lett.
8
, 446
(2008
).14.
T.
Tong
, Y.
Zhao
, L.
Delzeit
, A.
Kashani
, M.
Meyyappan
, and A.
Majumdar
, IEEE Trans. Compon. Packag. Technol.
30
(1
), 92
(2007
).15.
W. Z.
Li
, S. S.
Xie
, L. X.
Qian
, B. H.
Chang
, B. S.
Zou
, W. Y.
Zhou
, R. A.
Zhao
, and G.
Wang
, Science
274
(5293
), 1701
(1996
).16.
Z. F.
Ren
, Z. P.
Huang
, J. W.
Xu
, J. H.
Wang
, P.
Bush
, M. P.
Siegal
, and P. N.
Provencio
, Science
282
(5391
), 1105
(1998
).17.
N.
Yang
, S. K.
Youn
, C. E.
Frouzakis
, and H. G.
Park
, Carbon
130
, 607
(2018
).18.
S. S.
Meysami
, F.
Dillon
, A. A.
Koos
, Z.
Aslam
, and N.
Grobert
, Carbon
58
, 151
(2013
).19.
S. S.
Meysami
, A. A.
Koos
, F.
Dillon
, Z.
Aslam
, and N.
Grobert
, Carbon
58
, 159
(2013
).20.
X.
Hou
and K.-L.
Choy
, Chem. Vap. Deposition
12
, 583
(2006
).21.
D. N.
Futaba
, K.
Hata
, T.
Yamada
, T.
Hiraoka
, Y.
Hayamizu
, Y.
Kakudate
, O.
Tanaike
, H.
Hatori
, M.
Yumura
, and S.
Iijima
, Nat. Mater.
5
, 987
(2006
).22.
Y.
Yabe
, Y.
Ohtake
, T.
Ishitobi
, Y.
Show
, T.
Izumi
, and H.
Yamauchi
, Diamond Relat. Mater.
13
, 1292
(2004
).23.
M.
Meyyappan
, J. Phys. D: Appl. Phys.
42
, 213001
(2009
).24.
A.
Gangele
, C. S.
Sharma
, and A. K.
Pandey
, J. Nanosci. Nanotechnol.
17
(4
), 2256
(2017
).25.
S.
Talapatra
, S.
Kar
, S. K.
Pal
, R.
Vajtai
, L.
Ci
, P.
Victor
, M. M.
Shaijumon
, S.
Kaur
, O.
Nalamasu
, and P. M.
Ajayan
, Nat. Nanotechnol.
1
, 112
(2006
).26.
S.
Sridhar
, L.
Ge
, C. S.
Tiwary
, A. C.
Hart
, S.
Ozden
, K.
Kalaga
, S.
Lei
, S. V.
Sridhar
, R. K.
Sinha
, H.
Harsh
, K.
Kordas
, P. M.
Ajayan
, and R.
Vajtai
, ACS Appl. Mater. Interfaces
6
, 1986
(2014
).27.
S. N.
Bagayev
, G. N.
Grachev
, A. G.
Ponomarenko
, A. L.
Smirnov
, V. N.
Demin
, A. V.
Okotrub
, A. M.
Baklanov
, and A. A.
Onischuk
, Proc. SPIE
6732
, 673206
(2007
).28.
G. N.
Grachev
, A. A.
Zemlyanov
, A. G.
Ponomarenko
, V. N.
Tishchenko
, Y. E.
Geints
, A. M.
Kabanov
, A. A.
Pavlov
, A. A.
Pavlov
, V. A.
Pogodaev
, P. A.
Pinaev
, A. L.
Smirnov
, and P. A.
Statsenko
, Atmos. Oceanic Opt.
27
(2
), 115
(2014
).29.
P. R.
Buerki
and S.
Leutwyler
, J. Appl. Phys.
69
, 3739
(1991
).30.
X.
Dong
, B.
Li
, A.
Wei
, X.
Cao
, M. B.
Chan-Park
, H.
Zhang
, L. J.
Li
, W.
Huang
, and P.
Chen
, Carbon
49
, 2944
(2011
).31.
J.
Gavillet
, A.
Loiseau
, C. F.
Willaime
, F.
Ducastelle
, and J. C.
Charlier
, Phys. Rev. Lett.
87
, 275504
(2001
).32.
M.
Pinault
, M.
Mayne-L'Hermite
, V.
Pichot
, P.
Launois
, and D.
Ballutaud
, Carbon
43
, 2968
(2005
).33.
D.-H.
Kuo
and M.-Y.
Su
, J. Electrochem. Soc.
153
(4
), J21
(2006
).34.
C.-M.
Seah
, S.-P.
Chai
, and A. R.
Mohamed
, Carbon
49
, 4613
(2011
).35.
D. B.
Geohegan
, A. A.
Puretzky
, I. N.
Ivanov
, S.
Jesse
, G.
Eres
, and J. Y.
Howe
, Appl. Phys. Lett.
83
, 1851
(2003
).36.
C.
Bower
, O.
Zhou
, W.
Zhu
, D. J.
Werder
, and S.
Jin
, Appl. Phys. Lett.
77
(17
), 2767
(2000
).37.
Y. V.
Fedoseeva
, L. G.
Bulusheva
, A. V.
Okotrub
, D. V.
Vyalikh
, J.
Huo
, H.
Song
, J.
Zhou
, and X.
Chen
, Mater. Chem. Phys.
135
, 235
(2012
).38.
I. S.
Lyubutin
, O. A.
Anosova
, K. V.
Frolov
, S. N.
Sulyanov
, A. V.
Okotrub
, A. G.
Kudashov
, and L. G.
Bulusheva
, Carbon
50
, 2628
(2012
).39.
Y. V.
Fedoseeva
, G. A.
Pozdnyakov
, A. V.
Okotrub
, M. A.
Kanygin
, Y. V.
Nastaushev
, O. Y.
Vilkov
, and L. G.
Bulusheva
, Appl. Surf. Sci.
385
, 464
(2016
).40.
H.
Hiura
, T. W.
Ebbesen
, K.
Tanigaki
, and H.
Takahashi
, Chem. Phys. Lett.
202
, 509
(1993
).41.
W. A.
de Heer
, A.
Chatelain
, and D.
Ugarte
, Science
270
, 1179
(1995
).42.
D. V.
Gorodetskiy
, A. G.
Kurenya
, A. V.
Gusel'nikov
, M. A.
Kanygin
, S. A.
Prokhorova
, L. G.
Bulusheva
, and A. V.
Okotrub
, J. Nanoelectron. Optoelectron.
8
, 52
(2013
).43.
A. G.
Kurenya
, L. G.
Bulusheva
, I. P.
Asanov
, O. V.
Sedelnikova
, and A. V.
Okotrub
, Phys. Status Solidi B
252
, 2524
(2015
).44.
V.
Jourdain
and C.
Bichara
, Carbon
58
, 2
(2013
).© 2018 Author(s).
2018
Author(s)
You do not currently have access to this content.
