专利名称：碳纳米管生长装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种碳纳米管生长装置。
背景技术：
由于碳纳米管独特的电学及热学性质，其在奈米集成电路、单分子器件、场发射显示器、热传导等领域的应用具有不可估量的前景。目前人们已经能够在实验室里少量制造基于碳纳米管的场效应管、或非门等器件，并研究其性质。然而，大规模的制备及具有实际意义的应用则必须求助于由下而上(Bottom Up)的制备工艺。
由下而上的制备工艺要求能够对碳纳米管的生长位置、方向、尺度、甚至碳纳米管的螺旋度进行必要的控制，通过少量而经济的步骤直接生长出所需要的器件结构。范守善等人在文献Science 283，512-514(1999)，Self-Oriented Regular Arrays of Carbon Nanotubes and Their Field EmissionProperties一文中，以及Z.F.Ren等人在文献Science 282，1105-1107(Nov 6，1992)，Synthesis of Large Arrays of Well-Aligned Carbon Nanotubes on Glass一文中均揭露了一种采用化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)通过在多孔硅表面制作催化剂图形(Patterned Catalyst)来控制碳纳米管的生长位置及使其垂直于基底的生长方法。
但是，上述方法中所获得的碳纳米管均垂直于生长基底，其生长方向过于单一；难以满足目前对碳纳米管向多个方向生长的需求。
有鉴于此，有必要提供一种碳纳米管生长装置，其可实现碳纳米管向多个方向生长。
发明内容下面将以具体实施例说明一种碳纳米管生长装置，其可实现碳纳米管向多个方向生长。
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；一基底承载装置，其位于该反应腔内，该基底承载装置具有一基底承载区，用于承载一生长碳纳米管用基底；以及一第一电极及一与该第一电极相对的第二电极，该第一电极及第二电极均设于该反应腔内，且位于所述基底承载区的相对的两侧，该第二电极可相对于该第一电极运动。
优选的，所述第一电极的相对于第二电极的表面面积大于或等于碳纳米管生长区域。
优选的，所述反应腔还包括相对设置的进气口及出气口，且该进气口及出气口的位置设置使得该反应腔中的气流方向与碳纳米管生长方向基本垂直。
优选的，所述基底承载装置具有一对栓管，其位于该基底承载区。
优选的，所述碳纳米管生长装置还包括一对气动式活塞，分别连接至该第二电极的两端，用以控制该第二电极的运动。
所述第一电极及第二电极在工作过程中被施加两相反偏压，以在第一电极与第二电极之间产生一匀强电场。
优选的，所述匀强电场的电场强度为500～2000V/m(伏特每米)。
相对于现有技术，本技术方案所提供的碳纳米管生长装置，其采用一第一电极及可相对于该第一电极运动的第二电极；在该第一电极与第二电极间施加偏压可在两者之间产生电场。碳纳米管在该电场中生长，由于碳纳米管被极化，且其轴向极化率大于其垂轴方向的极化率；因此在基底上生长出的碳纳米管将与该电场的电力线取向一致。通过改变第二电极与第一电极的相对位置，可变更电力线的方向；进而可改变碳纳米管的生长方向，其可实现碳纳米管向多个方向生长的目的。
图1是本发明第一实施例碳纳米管生长装置的示意图。
图2是本发明第一实施例第二电极向右偏移时碳纳米管生长方向的示意图。
图3是本发明第一实施例第二电极向左偏移时碳纳米管生长方向的示意图。
具体实施方式
下面结合附图将对本发明实施例作进一步的详细说明。
参见图1，本发明第一实施例提供一种碳纳米管生长装置100，其包括一反应腔10，一基底承载装置16，一第一电极12，及一与第一电极12相对设置的第二电极14。
反应腔10具有进气口17及出气口18。该反应腔10可作为化学气相沉积法生长碳纳米管的反应腔，其材质可选用石英等耐热材料，一般需能承受600℃～1000℃高温。其中，本碳纳米管生长装置100可适用于热丝法化学气相沉积(Hot Filament Chemical Vapor Deposition，HFCVD)，电浆辅助化学气相沉积(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)，微波电浆化学气相沉积(Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition，MPCVD)等化学气相沉积法。
所述基底承载装置16位于反应腔10中，其具有一基底承载区(如图中虚线框所示)。该基底承载区用于承载生长碳纳米管用基底。优选的，所述基底承载装置16具有一对栓管162(如图1所示)，其位于该基底承载区内。该栓管162的设置有利于将生长碳纳米管用基底安装在反应腔内时，精确定位该基底。为配合栓管的使用，可在生长碳纳米管用基底两端设置与栓管匹配的通孔。
所述第一电极12及第二电极14均位于反应腔10内。该第一电极12是固定不动的；第二电极14相对于第一电极12而设置，其可相对于第一电极12作平行运动。当然，第一电极12也可设置为可动的，其能使第二电极14与第一电极12产生水平方向相对位移均可。该第一电极12及第二电极14分别位于基底承载区的两侧。工作过程中，在第一电极12与第二电极14之间施加相反偏压，可于该第一电极12与第二电极14之间产生一匀强电场。该相反偏压的施加方法可为在第一电极12施加零偏压，同时在第二电极14施加正偏压或负偏压；或在第一电极12施加正偏压或负偏压，同时在第二电极14施加零偏压；或在第一电极12施加正偏压(或负偏压)，同时在第二电极14施加负偏压(或正偏压)。第一电极12的相对于第二电极14的表面面积最好与碳纳米管生长区域的面积相等或更大；这样有利于对生长出的碳纳米管的生长方向实现精确控制。为使碳纳米管的生长方向不受化学气相沉积法生长碳纳米管过程中气流方向的影响，一种优选设置为将反应腔10的进气口17与出气口18相对设置，并且该进气口17与出气口18的位置设置使得反应腔10内的气流方向与第一电极12与第二电极14的相对的表面基本平行，也即该气流方向基本垂直于生长的碳纳米管的轴向方向。
第二电极14的运动可通过一对气动式活塞20实现，该气动式活塞20分别连接至该第二电极14的相对的两端。各气动式活塞20可通过一弹性元件，如弹簧15与第二电极14相连，该弹簧15以选用绝热、绝缘材质为佳。通过灌气与抽气操作，可使气动式活塞20控制第二电极14作往复式运动。当然，可以理解的是，当气动式活塞20的位置设置变更时，将带动第二电极14的偏移方向作相应的变化。另外，也可采用其它装置，如在第二电极14的两端分别设置一可伸缩式螺杆来实现对第二电极14的位置控制；而且，其它方式可实现第二电极14的可动及可精确定位均可应用于此。
下面将详细描述上述碳纳米管生长装置的操作过程。
参见图2，第一电极12固定不动，第二电极14通过气动式活塞20的作用而位于反应腔内的底部右侧。将一生长碳纳米管用基底30装载在反应腔10内的基底承载装置16的基底承载区内，该基底30上具有一催化剂层32，其用作碳纳米管生长的触媒层。所述基底30的材质可选用硅、氧化铝、玻璃、或石英；本实施例中选用多孔硅。在第一电极12及第二电极14上施加相反偏压，以在第一电极12与第二电极14之间产生一匀强电场，该匀强电场的电场强度优选为500～2000V/m，其具有相互平行且向右倾斜的电力线。该第一电极16的相对于第二电极14的表面面积最好与所述基底30的催化剂层32的面积(也即碳纳米管生长区域)相等或更大；以使碳纳米管的生长区域完全位于第一电极12与第二电极14之间的匀场电场中。碳纳米管在生长过程中，在电场作用下，由于碳纳米管34在电场中被极化，且其轴向方向的极化率远大于垂轴方向的极化率，从而致使碳纳米管34的生长方向趋向于与该匀强电场的电力线方向一致，即碳纳米管34向右倾斜生长(如图2所示)。
当然，也可控制碳纳米管朝其它方向生长，如图3所示，第一电极12固定不动，第二电极14通过气动式活塞20的作用而位于反应腔内的底部左侧。将基底30装载在反应腔10内的基底承载装置16上的基底承载区内，该基底30上具有一催化剂层32。在第一电极12及第二电极14上施加相反偏压，以在第一电极12与第二电极14之间产生一匀强电场，该匀强电场的电场强度优选为500～2000V/m，其具有相互平行且向左倾斜的电力线。该第一电极16的相对于第二电极14的表面面积最好与所述基底30的催化剂层32的面积(也即碳纳米管生长区域)相等或更大；以使碳纳米管的生长区域完全位于第一电极12与第二电极14之间的匀场电场中。碳纳米管在生长过程中，在电场作用下，由于碳纳米管36在电场中被极化，且其轴向方向的极化率远大于其垂轴方向的极化率；从而致使碳纳米管36的生长方向趋向于与该电场的电力线方向一致，即碳纳米管36可左倾斜生长(如图3所示)。
当然，可以理解的是第二电极14与第一电极12的相对位置的变更，可使第一电极12与第二电极14之间的电场电力线方向产生相应变更；因此，通过第二电极14与第一电极12的相对位置变更，可实现具有不同倾斜角度的碳纳米管生长。
另外，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，如适当变更第二电极的上述直线型运动轨迹为环形运动轨迹等设计以用于本发明，只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种碳纳米管生长装置，其包括一反应腔；一基底承载装置，其位于该反应腔内，该基底承载装置具有一基底承载区，用于承载一生长碳纳米管用基底；以及一第一电极及一与该第一电极相对的第二电极，该第一电极及第二电极均设于该反应腔内，且位于所述基底承载区的相对的两侧，该第二电极可相对于该第一电极运动。
2.如权利要求1所述的碳纳米管生长装置，其特征在于所述反应腔包括相对设置的进气口及出气口，且该进气口及出气口的位置设置使得该反应腔中的气流方向与碳纳米管的生长方向基本垂直。
3.如权利要求1所述的碳纳米管生长装置，其特征在于所述基底承载装置具有一对栓管，其位于该基底承载区。
4.如权利要求1所述的碳纳米管生长装置，其特征在于所述碳纳米管生长装置还包括一对气动式活塞，分别连接至该第二电极的两端，用以控制该第二电极的运动。
5.如权利要求1所述的碳纳米管生长装置，其特征在于所述第一电极及第二电极在工作过程中被施加两相反偏压，以在第一电极与第二电极之间产生一匀强电场。
6.如权利要求5所述的碳纳米管生长装置，其特征在于所述匀强电场的电场强度为500～2000V/m。
7.如权利要求1所述的碳纳米管生长装置，其特征在于所述第一电极的相对于第二电极的表面面积大于或等于碳纳米管生长区域。
全文摘要
本发明涉及一种碳纳米管生长装置，其包括一反应腔；一基底承载装置；以及一第一电极及一与该第一电极相对的第二电极。该基底承载装置位于该反应腔内，其具有一基底承载区，用于承载一生长碳纳米管用基底。该第一电极及第二电极均设于该反应腔内，且位于所述基底承载区的相对的两侧，该第二电极可相对于该第一电极运动。通过改变第二电极与第一电极的相对位置，可变更在第一电极与第二电极之间的电场电力线方向；进而可改变碳纳米管的生长方向，其可实现碳纳米管向多个方向生长的目的。
文档编号B82B3/00GK1903709SQ200510036290
公开日2007年1月31日 申请日期2005年7月29日 优先权日2005年7月29日
发明者何纪壮, 张庆州 申请人: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