專利名稱：熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備和使用該設(shè)備合成碳納米管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳納米管合成的制造，更具體涉及熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備和使用該設(shè)備合成碳納米管的方法，借此可以在大尺寸的基片上大批量地合成碳納米管。
碳納米管形成是，每個(gè)碳原子與三個(gè)相鄰的碳原子結(jié)合以形成與蜂窩相似的重復(fù)的六角形環(huán)，其被卷繞以形成柱或管。
通常碳納米管的直徑是幾個(gè)到幾十個(gè)納米之間，它們的長(zhǎng)度是它們直徑的幾十到幾千倍。根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)，碳納米管具有諸如金屬的導(dǎo)電體的特性，或半導(dǎo)體特性(如扶手椅(armchair)的結(jié)構(gòu))。另外，碳納米管根據(jù)它們的形狀被分類為單壁納米管、多壁納米管或繩狀納米管。因?yàn)樘技{米管被認(rèn)為具有出色的導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，它們?cè)诤芏喔呖萍碱I(lǐng)域的應(yīng)用具有很好的前景。
最近，已經(jīng)提出多種合成碳納米管的方法，以及實(shí)現(xiàn)這些方法的設(shè)備。例如，已經(jīng)提出了電弧放電系統(tǒng)、激光氣化系統(tǒng)、熱化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)和等離子化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)。在它們中間，熱化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)被用于在一個(gè)基片上合成碳納米管，它通過將該基片裝入容納有高溫反應(yīng)氣體的石英管中，借此引起碳納米管形成反應(yīng)。
為了解決上述問題，本發(fā)明的第一目的是提供一個(gè)在多個(gè)大尺寸基片上順序合成碳納米管的熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備。
本發(fā)明的第二目的是提供一種使用上述熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備的在多個(gè)大尺寸基片上合成碳納米管的方法。
因此為了實(shí)現(xiàn)第一目的，本發(fā)明提供了一種熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備，包括順序接收和傳送多個(gè)基片的傳送帶，用于驅(qū)動(dòng)傳送帶的旋轉(zhuǎn)裝置，用于順序?qū)⒒b載到上述傳送帶上的裝載裝置，用于將傳送帶傳送的基片卸載的卸載裝置，該卸載裝置與上述裝載裝置相對(duì)，用于供應(yīng)反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，該反應(yīng)氣體用于在被傳送帶傳送的基片上合成碳納米管，用于加熱裝載在傳送帶上的基片加熱裝置，用于反應(yīng)氣體的熱分解，以及用于排出反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排氣裝置。
反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置包括第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，用于將第一反應(yīng)氣體供應(yīng)到裝載在傳送帶上的基片上，以及安裝在第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置后面的第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，用于在第一反應(yīng)氣體反應(yīng)之后，將第二反應(yīng)氣體供應(yīng)到被傳送帶傳送的基片上。
基片加熱裝置將面對(duì)第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的傳送帶區(qū)域加熱到一個(gè)在700℃和1100℃之間的一個(gè)溫度，以及將面對(duì)第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的傳送帶區(qū)域加熱到一個(gè)在500℃和1100℃之間的一個(gè)溫度。
一個(gè)被用作催化劑的過渡金屬層被包括在基片表面上。第一反應(yīng)氣體為氨氣，用于將所述過渡金屬層侵蝕為細(xì)粒，以及第二反應(yīng)氣體為碳化氣體，可以是乙炔氣體、甲烷氣體、丙烷氣體或乙烯氣體、或氨氣或氫氣與一種碳化氣體混合的氣體。
該設(shè)備還包括圍繞上述反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置安裝的反應(yīng)氣體加熱裝置，用于加熱流過反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的反應(yīng)氣體。在這個(gè)情況下，反應(yīng)氣體加熱裝置的第一反應(yīng)氣體加熱裝置將流過第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的反應(yīng)氣體加熱到一個(gè)在700℃和1100℃之間的溫度；以及反應(yīng)氣體加熱裝置的第二反應(yīng)氣體加熱裝置將流過第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的反應(yīng)氣體加熱到一個(gè)在500℃和1100℃之間的溫度，以及所述基片加熱裝置將裝載在傳送帶上的基片加熱到一個(gè)在400℃和600℃之間的溫度。
根據(jù)本發(fā)明，碳納米管可以被順序合成和生長(zhǎng)在多個(gè)大尺寸基片上。
通過參考附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚。


圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例在合成碳納米管中使用的熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例在合成碳納米管中使用的熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備。
本發(fā)明將參考顯示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。可是本發(fā)明還包括許多不同的形式，并且不應(yīng)當(dāng)理解為受到上述實(shí)施例的限制。此外，所提供的這些實(shí)施例將使本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的公開內(nèi)容和保護(hù)范圍有完全徹底地全面的理解。在附圖中為了表示清楚，一些部件的形式被放大。在整個(gè)附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
如圖1所示，本發(fā)明第一實(shí)施例的熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備包括用于裝載多個(gè)大尺寸基片100的輸送機(jī)傳送帶600。多個(gè)大尺寸的板可以連接起來以形成輸送機(jī)傳送帶600。輸送機(jī)傳送帶600在諸如與電動(dòng)機(jī)連接的旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)裝置650的驅(qū)動(dòng)下輸送被裝載的基片100。
裝載裝置210被安裝在靠近傳送帶600的一端。一個(gè)機(jī)器人臂270順序地將基片100裝載到輸送機(jī)傳送帶600上。一個(gè)卸載裝置250安裝在靠近傳送帶600的另一端。一個(gè)在卸載裝置250中的機(jī)器人臂270’順序地將裝載在傳送帶600上并輸送的基片卸載下來。
反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450和460被安裝到面對(duì)被裝載的基片100的位置，上述反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450和460用于將在合成碳納米管中使用的反應(yīng)氣體供應(yīng)到基片100上，該基片100被裝載裝置210裝載到輸送機(jī)傳送帶600上并傳送。每個(gè)反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450和460(可以是噴嘴)將反應(yīng)氣體供應(yīng)到在傳送帶100上傳送的基片上。
合成碳納米管需要準(zhǔn)備一定數(shù)量的反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450和460。例如，首先安裝第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450，在第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置安裝完成以后安裝第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460，第一反應(yīng)氣體容器310與第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450相連通，第二反應(yīng)氣體容器350與第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460相連通。于是，當(dāng)在傳送帶600上被傳送的基片100經(jīng)過安裝有第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450的區(qū)域下方的時(shí)候，第一反應(yīng)氣體被供應(yīng)到該基片100上，當(dāng)在傳送帶600上被傳送的基片100經(jīng)過安裝有第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460的區(qū)域下方的時(shí)候，第二反應(yīng)氣體被供應(yīng)到該基片100上。
在同時(shí)，用于加熱基片100或靠近基片100的區(qū)域的基片加熱裝置700被安裝到用于傳送基片100的傳送帶600的后面?；訜嵫b置700提供熱量以便供應(yīng)到被傳送的基片100上的反應(yīng)氣體在基片上發(fā)生反應(yīng)。根據(jù)傳送帶600的區(qū)域，基片加熱裝置700能夠?qū)⒒訜岬讲煌臏囟?。例如，基片加熱裝置700將面對(duì)第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450的區(qū)域加熱到在大約700℃和1100℃之間的一個(gè)溫度，并將面對(duì)第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460的區(qū)域加熱到在大約500℃和1100℃之間的一個(gè)溫度。在下文將詳細(xì)描述溫度條件，但是該溫度對(duì)應(yīng)于合成碳納米管所需的溫度。
同時(shí)，風(fēng)扇800被安裝在傳送帶600的下方以作為一個(gè)用于排出在基片100上合成和生長(zhǎng)碳納米管所使用的反應(yīng)氣體的排氣裝置。傳送帶600、反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450和460被安裝在腔室900中，腔室900保持在大氣壓力或以下?？墒?，為了便于處理，腔室900被保持在大氣壓力上。
通過描述在基片100上合成碳納米管的方法，將更加詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備的操作和使用該設(shè)備的方法。
如圖1所示，分別準(zhǔn)備大尺寸的基片100以包括在其表面上的過渡金屬層(未示出)。過渡金屬層被用作在碳納米管合成中的催化劑。過渡金屬層可以通過熱沉積或?yàn)R射、或離子束沉積等方法形成，它的厚度大約為3nm到200nm，優(yōu)選為3nm到50nm。在此，過渡金屬層可以由鈷(Co)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、釔(Y)、鈷鎳合金、鈷鐵合金、鎳鐵合金、鈷鎳鐵合金、鈷鎳釔合金或鈷釔合金形成。
同時(shí)，基片100可以由特殊需要的不同的金屬形成。例如，基片100可以由玻璃、鋁或硅形成大的尺寸?；?00被裝載到裝載裝置210上。基片100通過裝載裝置210的機(jī)器人臂270被順序地裝載到傳送的傳送帶600上?；?00被傳送帶600傳送。
同時(shí)，第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450將來自第一反應(yīng)氣體容器310的氨氣供應(yīng)到傳送經(jīng)過第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450下方的基片100上。氨氣用于侵蝕在基片100上的過渡金屬層。在此，可以在基片100上供應(yīng)氫氣以代替氨氣。
如上所述，通過供應(yīng)的氨氣，過渡金屬層被侵蝕為細(xì)粒。具體來說，在第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450下方的區(qū)域或經(jīng)過第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450下方的基片100被安裝在傳送帶600下面的基片加熱裝置700加熱到在大約700℃和1100℃之間的一個(gè)溫度，優(yōu)選在大約800℃和900℃之間的一個(gè)溫度。供應(yīng)到被加熱區(qū)域的氨氣于是被熱作用或分解，借此過渡金屬層被侵蝕為細(xì)粒。供應(yīng)到加熱區(qū)域或基片100上的氨氣可以在大約80sccm(標(biāo)準(zhǔn)立方厘米每分鐘)和1000sccm之間。
于是經(jīng)過第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450后的基片100的表面上保留有過渡金屬層的細(xì)粒。當(dāng)基片100通過傳送帶600到達(dá)面對(duì)第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460的區(qū)域時(shí)，第二反應(yīng)氣體(例如碳化氣體)被供應(yīng)到基片100上。因?yàn)槊鎸?duì)第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460的區(qū)域通過基片加熱裝置700保持在在大約500℃和1100℃之間的一個(gè)溫度，碳化氣體被分解并且將一個(gè)碳源提供到基片100上，該碳源與過渡金屬層的細(xì)粒合成成為碳納米管。于是，碳納米管被合成并垂直布置地生長(zhǎng)在基片100上。
用于供應(yīng)碳的氣體，例如乙炔氣體、甲烷氣體、丙烷氣體或乙烯氣體被用作碳化氣體，并且該碳化氣體可以以在大約20sccm和1000sccm之間的一個(gè)低流量被供應(yīng)到通過第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460的被加熱區(qū)域或基片。另外，包含氨氣或/和氫氣的碳化氣體能夠從第二反應(yīng)氣體容器460中被輸出。在此，最大的碳化氣和氫氣或氨氣的比率為1∶1、1∶2、1∶3或1∶4。
具有碳納米管被合成的表面的基片100通過傳送帶600被傳送并通過附近的卸載裝置250的機(jī)器人臂270’被卸載。
大尺寸的基片100通過傳送帶600被順序地傳送以進(jìn)行上述的操作。當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備合成碳納米管時(shí)，碳納米管能夠被順序和連續(xù)地合成在大尺寸基片100上。也就是說，垂直布置的碳納米管能夠在很短的時(shí)間內(nèi)合成在基片100上。
參考圖2，在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備中，圍繞第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450(例如圍繞噴嘴)安裝第一反應(yīng)氣體加熱裝置510，圍繞第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460安裝第二反應(yīng)氣體加熱裝置550。反應(yīng)氣體加熱裝置510和550通過加熱流經(jīng)反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450和460的反應(yīng)氣體使反應(yīng)氣體反應(yīng)或分解。
通過描述在基片100上合成碳納米管的方法，將更加詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備的操作和使用該設(shè)備的方法。
如圖2所示，如第一實(shí)施例所述，基片100包括在其表面上的過渡金屬層(未示出)，基片100被裝載到裝載裝置210上。在此，基片100可以由玻璃、鋁或硅形成，如前所述。但是在第二實(shí)施例中，基片100優(yōu)選由玻璃形成。在玻璃被用作大尺寸基片的情況下，基片100可以被用在諸如場(chǎng)發(fā)射裝置(FED)或真空發(fā)射裝置(VFD)或白光源的成形設(shè)備中。也就是說，因?yàn)榛?00由玻璃形成，可以應(yīng)用用于顯示和設(shè)備的已知的真空密封工藝。
可是，當(dāng)基片100由玻璃形成時(shí)，主要在顯示中使用的玻璃基片100的熔點(diǎn)低于大約550℃。于是，如第一實(shí)施例所述，當(dāng)基片100通過基片加熱裝置700加熱到在大約700℃和1100℃之間的一個(gè)溫度時(shí)，基片100本身會(huì)被融化。
在第二實(shí)施例中，為了防止基片100融化，安裝到傳送帶600下面的基片加熱裝置700將經(jīng)過被加熱區(qū)域的基片100或傳送帶600的區(qū)域加熱到在大約500℃和550℃之間的一個(gè)溫度。于是，玻璃基片100在碳納米管合成的期間不會(huì)融化。
可是，如上所述，為了分解作為侵蝕氣體的氨氣或用于提供碳源的乙炔氣體，溫度必須是大約700℃或更高。為此，在第二實(shí)施例中，圍繞著反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450和460安裝有反應(yīng)氣體加熱裝置510和550。
也就是說，第一反應(yīng)氣體加熱裝置510將流過第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450的第一反應(yīng)氣體(例如氨氣或氫氣)加熱到在大約700℃和1100℃之間的一個(gè)溫度，優(yōu)選加熱到大約800℃和900℃之間的一個(gè)溫度。于是，氨氣被熱分解，熱分解反應(yīng)物被輸送到經(jīng)過第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450的基片100上。諸如氨氣的侵蝕氣體的熱分解反應(yīng)可以發(fā)生在第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置450中。
熱分解氨氣(即反應(yīng)物)侵蝕制備在基片100上的過渡金屬層并在基片1000表面上形成用作的催化劑的細(xì)粒。類似的是，盡管圍繞基片100的溫度維持在550℃，熱分解的氨氣(即反應(yīng)物)被供應(yīng)到基片100上，接著可以進(jìn)行過渡金屬層的侵蝕反應(yīng)。
形成有細(xì)粒的表面的基片通過傳送帶600被傳送到第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460的下方。熱分解的第二反應(yīng)氣體(即反應(yīng)物)通過第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460被供應(yīng)到基片100上。為此，第二反應(yīng)氣體加熱裝置550被圍繞著第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460安裝，以加熱流過第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460的第二反應(yīng)氣體。另外，氨氣或/和氫氣與碳化氣體的混合物通過第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460被供應(yīng)到基片100上。
在此，碳化氣體被加熱到在大約500℃和1100℃之間的一個(gè)溫度，優(yōu)選加熱到大約900℃左右的一個(gè)溫度，然后在碳化氣體流出第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置460之前被熱分解。碳化氣體可以以大約20sccm的低流量被供應(yīng)到基片100上。在此，氨氣或/和氫氣可以進(jìn)一步與碳化氣體混合。在這個(gè)情況下，碳化氣與氨氣的混合比例可以為大約1∶1、1∶2、1∶3或1∶4。
借助于被用作催化劑在基片100上形成的過渡金屬層的細(xì)粒，熱分解的乙炔氣體被合成為碳納米管。在此，基片100通過基片加熱裝置700維持在大約500℃和550℃之間的一個(gè)溫度，接著可以完全地進(jìn)行碳納米管的合成。
下一步，通過傳送帶600傳送合成并生長(zhǎng)有碳納米管的基片100，然后被卸載裝置210的機(jī)器人臂270’卸載。
通過傳送帶600順序傳送大尺寸基片100以進(jìn)行上述步驟。另外，當(dāng)使用第二實(shí)施例的熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備成形碳納米管時(shí)，碳納米管可以順序連續(xù)地成形大尺寸基片100上，而不需要超過700℃的溫度。也就是說，可以在很短的時(shí)間在基片100上形成大量的垂直分布的碳納米管，該基片100像玻璃一樣具有較低的熔點(diǎn)而不能被過度加熱。
以上通過優(yōu)選實(shí)施例特定地描述和顯示了本發(fā)明，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍下可以作出不同的變化和修改。
權(quán)利要求
1．一種熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備，包括順序接收和傳送多個(gè)基片的傳送帶；用于驅(qū)動(dòng)傳送帶的旋轉(zhuǎn)裝置；用于順序?qū)⒒b載到上述傳送帶上的裝載裝置；用于將傳送帶傳送的基片卸載的卸載裝置，該卸載裝置與上述裝載裝置相對(duì)；用于供應(yīng)反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，該反應(yīng)氣體用于在被傳送帶傳送的基片上合成碳納米管；用于加熱裝載在傳送帶上的基片加熱裝置，用于反應(yīng)氣體的熱分解；以及用于排出反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排氣裝置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置包括第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，用于將第一反應(yīng)氣體供應(yīng)到裝載在傳送帶上的基片上；以及安裝在第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置后面的第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，用于在第一反應(yīng)氣體反應(yīng)之后，將第二反應(yīng)氣體供應(yīng)到被傳送帶傳送的基片上。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述基片加熱裝置將面對(duì)第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的傳送帶區(qū)域加熱到一個(gè)在700℃和1100℃之間的溫度，以及所述基片加熱裝置將面對(duì)第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的傳送帶區(qū)域加熱到一個(gè)在500℃和1100℃之間的溫度。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述基片在基片表面上包括一個(gè)被用作催化劑的過渡金屬層，所述第一反應(yīng)氣體為氨氣，用于將所述過渡金屬層侵蝕為細(xì)粒，以及所述第二反應(yīng)氣體為碳化氣體，可以是乙炔氣體、甲烷氣體、丙烷氣體或乙烯氣體、或氨氣或氫氣與一種碳化氣體混合的氣體。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述裝載裝置和卸載裝置包括用于拾取基片的機(jī)器人臂。
6．一種熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備，包括順序接收和傳送多個(gè)基片的傳送帶；用于驅(qū)動(dòng)傳送帶的旋轉(zhuǎn)裝置；用于順序?qū)⒒b載到上述傳送帶上的裝載裝置；用于將傳送帶傳送的基片卸載的卸載裝置，該卸載裝置與上述裝載裝置相對(duì)；用于供應(yīng)反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，該反應(yīng)氣體用于在被傳送帶傳送的基片上合成碳納米管；圍繞上述反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置安裝的反應(yīng)氣體加熱裝置，用于加熱流過反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的反應(yīng)氣體；用于加熱裝載在傳送帶上的基片加熱裝置；以及用于排出反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排氣裝置。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于所述反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置包括第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，用于將第一反應(yīng)氣體供應(yīng)到裝載在傳送帶上的基片上；以及安裝在第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置后面的第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，用于在第一反應(yīng)氣體反應(yīng)之后，將第二反應(yīng)氣體供應(yīng)到被傳送帶傳送的基片上。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述反應(yīng)氣體加熱裝置包括圍繞第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置安裝的第一反應(yīng)氣體加熱裝置；以及圍繞第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置安裝的第二反應(yīng)氣體加熱裝置。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于第一反應(yīng)氣體加熱裝置將流過第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的反應(yīng)氣體加熱到一個(gè)在700℃和1100℃之間的溫度，以及第二反應(yīng)氣體加熱裝置將流過第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的反應(yīng)氣體加熱到一個(gè)在500℃和1100℃之間的溫度，以及所述基片加熱裝置將裝載在傳送帶上的基片加熱到一個(gè)在400℃和600℃之間的溫度。
10．根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于所述基片在基片表面上包括一個(gè)被用作催化劑的過渡金屬層，所述第一反應(yīng)氣體為氨氣，用于將所述過渡金屬層侵蝕為細(xì)粒，以及所述第二反應(yīng)氣體為碳化氣體，可以是乙炔氣體、甲烷氣體、丙烷氣體或乙烯氣體、或氨氣或氫氣與一種碳化氣體混合的氣體。
11．一種合成碳納米管的步驟，包括以下步驟通過裝載裝置將多個(gè)基片順序裝載到傳送帶上；通過旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)傳送帶并順序傳送被裝載的基片；通過加熱裝置加熱裝載到傳送帶上的基片，從反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置中供應(yīng)反應(yīng)氣體到被傳送的基片上，并且在被傳送的基片上合成碳納米管；以及通過與裝載裝置相對(duì)的卸載裝置，順序卸載合成有碳納米管的基片。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于還包括在基片上形成用作催化劑的過渡金屬層的步驟。
13．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于過渡金屬層可以由鈷(Co)、鎳(Ni)、鐵(Fe)、釔(Y)、鈷鎳合金、鈷鐵合金、鎳鐵合金、鈷鎳鐵合金、鈷鎳釔合金或鈷釔合金形成。
14．根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于合成碳納米管的步驟還包括以下步驟將第一反應(yīng)氣體供應(yīng)到經(jīng)過反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的傳送基片上并將過渡金屬層侵蝕為細(xì)粒；以及在第一反應(yīng)氣體供應(yīng)完成以后，通過反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，將用于合成碳納米管的第二反應(yīng)碳化氣體供應(yīng)到通過傳送帶傳送的基片上。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述第一反應(yīng)氣體為氨氣，以及所述第二反應(yīng)氣體為碳化氣體，可以是乙炔氣體、甲烷氣體、丙烷氣體或乙烯氣體、或氨氣或氫氣與一種碳化氣體混合的氣體。
16．根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于第一反應(yīng)氣體所供應(yīng)的傳送帶的區(qū)域通過加熱裝置被加熱到一個(gè)在700℃和1100℃之間的溫度，以及第二反應(yīng)氣體所供應(yīng)的傳送帶的區(qū)域通過加熱裝置被加熱到一個(gè)在500℃和1100℃之間的溫度。
17．一種合成碳納米管的步驟，包括以下步驟通過裝載裝置將多個(gè)基片順序裝載到傳送帶上；通過旋轉(zhuǎn)裝置驅(qū)動(dòng)傳送帶并順序傳送被裝載的基片；通過加熱裝置加熱裝載到傳送帶上的基片，將反應(yīng)氣體供應(yīng)到被傳送的基片上，該反應(yīng)氣體流過反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置并被圍繞反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置安裝的反應(yīng)氣體加熱裝置所加熱，并且在被傳送的基片上合成碳納米管；以及通過與裝載裝置相對(duì)的卸載裝置，順序卸載合成有碳納米管的基片。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于還包括在基片上形成用作催化劑的過渡金屬層的步驟。
19．根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于合成碳納米管的步驟還包括以下步驟將第一反應(yīng)氣體供應(yīng)到傳送的基片上，該第一反應(yīng)氣體經(jīng)過反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置并被圍繞第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置安裝的反應(yīng)氣體加熱裝置的第一反應(yīng)氣體加熱裝置加熱，和將過渡金屬層侵蝕為細(xì)粒；以及在第一反應(yīng)氣體供應(yīng)完成以后，通過第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置，將用于合成碳納米管的第二反應(yīng)碳化氣體供應(yīng)到通過傳送帶傳送的基片上，該第二反應(yīng)氣體被圍繞第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置安裝的反應(yīng)氣體加熱裝置的第二反應(yīng)氣體加熱裝置加熱。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于第一反應(yīng)氣體加熱裝置將流過第一反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的反應(yīng)氣體加熱到一個(gè)在700℃和1100℃之間的溫度，以及第二反應(yīng)氣體加熱裝置將流過第二反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置的反應(yīng)氣體加熱到一個(gè)在500℃和1100℃之間的溫度，以及所述基片加熱裝置將裝載在傳送帶上的基片加熱到一個(gè)在400℃和600℃之間的溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供了熱化學(xué)汽相沉積設(shè)備和使用該設(shè)備合成碳納米管的方法。所述設(shè)備包括順序接收和傳送多個(gè)基片的傳送帶,用于驅(qū)動(dòng)傳送帶的旋轉(zhuǎn)裝置,用于順序?qū)⒒b載到上述傳送帶上的裝載裝置,用于將傳送帶傳送的基片卸載的卸載裝置,該卸載裝置與上述裝載裝置相對(duì),用于供應(yīng)反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體供應(yīng)裝置,該反應(yīng)氣體用于在被傳送的基片上合成碳納米管,用于加熱裝載基片的加熱裝置,以及用于排出反應(yīng)產(chǎn)物氣體的排氣裝置。
文檔編號(hào)B82B3/00GK1315588SQ0110231
公開日2001年10月3日 申請(qǐng)日期2001年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月26日
發(fā)明者李鐵真, 柳在銀 申請(qǐng)人:李鐵真, 株式會(huì)社日進(jìn)納米技術(shù)