We report the observation of an unusual self-peeling effect which allows the synthesis of free standing vertically aligned carbon nanotube films filled with large quantities of Fe3C and small quantities of γ-Fe crystals. We demonstrate that this effect depends on the interplay of three main factors: (1) the physical interactions between the chosen substrate surface and grown carbon nanotubes (CNTs), which is fixed by the composition of the used substrate (111 SiO2/Si or quartz), (2) the CNT-CNT Van der Waals interactions, and (3) the differential thermal contraction between the grown CNT film and the used substrate, which is fixed by the cooling rate differences between the grown film and the used quartz or Si/SiO2 substrates. The width and stability of these films are then further increased to cm-scale by addition of small quantities of toluene to the ferrocene precursor.

1.
H.
Terrones
,
F.
Lopez-Urias
,
E.
Munoz-Sandoval
,
J. A.
Rodriguez-Manzo
,
A.
Zamudio
,
A. L.
Elias
, and
M.
Terrones
,
Solid State Sci.
8
,
303
(
2006
).
2.
S. S.
Meysami
,
F.
Dillon
,
A. A.
Koos
,
Z.
Aslam
, and
N.
Grobert
,
Carbon
58
,
151
(
2013
).
3.
S. S.
Meysami
,
A. A.
Koos
,
F.
Dillon
, and
N.
Grobert
,
Carbon
58
,
159
(
2013
).
4.
A. L.
Danilyuk
,
A. L.
Prudnikava
,
I. V.
Komissarov
,
K. I.
Yanushkevich
,
A.
Derory
,
F.
Le Normand
,
V. A.
Labunov
, and
S. L.
Prischepa
,
Carbon
68
,
337
(
2014
).
5.
F. C.
Dillon
,
A.
Bajpai
,
A.
Koos
,
S.
Downes
,
Z.
Aslam
, and
N.
Grobert
,
Carbon
50
,
3674
(
2012
).
6.
A.
Leonhardt
,
M.
Ritschel
,
M.
Elefant
,
D. N.
Mattern
,
K.
Biedermann
,
S.
Hampel
,
C.
Muller
,
T.
Gemming
, and
B.
Buchner
,
J. Appl. Phys.
98
,
074315
(
2005
).
7.
F. S.
Boi
,
G.
Mountjoy
,
R. M.
Wilson
,
Z.
Luklinska
,
L. J.
Sawiak
, and
M.
Baxendale
,
Carbon
64
,
351
(
2013
).
8.
F. S.
Boi
,
S.
Maugeri
,
J.
Guo
,
M.
Lan
,
S.
Wang
,
J.
Wen
,
G.
Mountjoy
,
M.
Baxendale
,
G.
Nevill
,
R. M.
Wilson
,
Y.
He
,
S.
Zhang
, and
G.
Xiang
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
243108
(
2014
).
9.
S.
Hampel
,
A.
Leonhardt
,
D.
Selbmann
,
K.
Biedermann
,
D.
Elefant
,
C.
Muller
,
T.
Gemming
, and
B.
Buchner
,
Carbon
44
,
2316
(
2006
).
10.
C.
Muller
,
S.
Hampel
,
D.
Elefant
,
K.
Biedermann
,
A.
Leonhardt
,
M.
Ritschel
, and
B.
Buchner
,
Carbon
44
,
1746
(
2006
).
11.
A.
Leonhardt
,
M.
Ritschel
,
R.
Kozhuharova
,
A.
Graffa
,
T.
Muhl
,
R.
Huhle
,
I.
Monch
,
D.
Elefant
, and
C. M.
Schneider
,
Diamond Relat. Mater.
12
,
790
(
2003
).
12.
A.
Morelos-Gomez
,
F.
Lopez-Urias
,
E.
Munoz-Sandoval
,
C. L.
Dennis
,
R. D.
Shull
,
H.
Terrones
, and
M.
Terrones
,
J. Mater. Chem.
20
,
5906
(
2010
).
13.
D.
Golberg
,
M.
Mitome
,
C.
Muller
,
C.
Tang
,
A.
Leonhardt
, and
Y.
Bando
,
Acta Mater.
54
,
2567
(
2006
).
14.
S.
Karmakar
,
S. M.
Sharma
,
M. D.
Mukadam
,
S. M.
Yusuf
, and
A. K.
Sood
,
J. Appl. Phys.
97
,
054306
(
2005
).
15.
C.
Prados
,
P.
Crespo
,
J. M.
Gonzalez
,
A.
Hernando
,
J. F.
Marco
,
R.
Gancedo
,
N.
Grobert
,
M.
Terrones
,
R. M.
Walton
, and
H. W.
Kroto
,
Phys. Rev. B
65
,
113405
(
2002
).
16.
J. F.
Marco
,
J. R.
Gancedo
,
A.
Hernando
,
P.
Crespo
,
C.
Prados
,
J. M.
Gonzalez
,
N.
Grobert
,
M.
Terrones
,
D. R. M.
Walton
, and
H. W.
Kroto
,
Hyperfine Interact.
139
,
535
(
2002
).
17.
R.
Lv
,
S.
Tsuge
,
X.
Gui
,
K.
Takai
,
F.
Kang
,
T.
Enoki
,
J.
Wei
,
J.
Gu
,
K.
Wang
, and
D.
Wu
,
Carbon
47
,
1141
(
2009
).
18.
C.
Muller
,
D.
Golberg
,
A.
Leonhardt
,
S.
Hampel
, and
B.
Buchner
,
Phys. Status Solidi A
203
,
1064
(
2006
).
19.
U.
Weissker
,
S.
Hampel
,
A.
Leonhardt
, and
B.
Buchner
,
Materials
3
,
4387
(
2010
).
20.
T.
Peci
and
M.
Baxendale
,
Carbon
98
,
519
525
(
2016
).
21.
J.
Guo
,
Y.
He
,
S.
Wang
, and
F. S.
Boi
,
Carbon
102
,
372
382
(
2016
).
22.
W.
Zhang
,
M. E.
Bowden
, and
K. M.
Krishnan
,
J. Appl. Phys.
113
,
17B502
(
2013
).
23.
F. S.
Boi
,
G.
Mountjoy
,
Z.
Luklinska
,
L.
Spillane
,
L. S.
Karlsson
,
R. M.
Wilson
,
A.
Corrias
, and
M.
Baxendale
,
Microsc. Microanal.
19
,
1298
(
2013
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.