탄소 코일 생성에 대한 C2H2/SF6기체유량의 싸이클릭 변조 효과

Abstract

니켈촉매 막을 증착시킨 산화규산 기판 위에 아세틸렌기체와 수소기체를 원료기체로 육불화황기체를 첨가기체로 사용하여 열화학기상증착 방법으로 탄소코일을 합성하였다. 첨가기체의 유량과 아세틸렌/육불화황 기체들의 싸이클릭 on/off 유량 변조에 따라 성장된 탄소코일의 특성(형성 밀도, 형상)을 조사하였다. 육불화황의 기체 유량이 가장 낮은 경우(5 sccm)에서, 2분동안 육불화황을 주입하여 아세틸렌/육불화황 기체를 싸이클릭 on/off 유량 변조시킴에 따라 탄소코일을 형성시켰다. 반면 육불화황을 5분 동안 연속적으로 주입한 경우에서는 탄소나노필라멘트 형상이 나타나지 않았다. 육불화황의 유량이 5 sccm에서 30 sccm으로 증가함에 따라 아세틸렌/육불화황 기체들의 싸이클릭 on/off 유량 변조는 탄소코일의 형상을 나노크기의 형태로만 제한시켰다. 육불화황 기체의 플로린 종에 의한 에칭 특성이 이러한 효과를 주게 하는 것으로 이해되었다. Carbon coils could be synthesized on nickel catalyst layer-deposited silicon oxide substrate using <TEX>$C_2H_2$</TEX> and <TEX>$H_2$</TEX> as source gases and <TEX>$SF_6$</TEX> as an additive gas under thermal chemical vapor deposition system. The characteristics (formation density and morphology) of as-grown carbon coils were investigated as functions of additive gas flow rate and the cycling on/off modulation of <TEX>$C_2H_2/SF_6$</TEX> flows. Even in the lowest <TEX>$SF_6$</TEX> flow rate (5 sccm) in this work, the cycling on/off modulation injection of <TEX>$SF_6$</TEX> flow for 2 minutes could give rise to the formation of nanosized carbon coils, whereas the continuous injection of <TEX>$SF_6$</TEX> flow for 5 minutes could not give rise to the carbon coils formation. With increasing <TEX>$SF_6$</TEX> flow rates from 5 to 30 sccm, the cycling on/off modulation injection of <TEX>$SF_6$</TEX> flow confines the geometry for the carbon coils to the nanosized ones. Fluorine's role of <TEX>$SF_6$</TEX> during the reaction was regarded as the main cause for the confinement of carbon coils geometries to the nano-sized ones.