Fresado de precisión de nanotubos de carbono de los bosques El uso de baja presión de barrido Microscopía Electrónica

Resumen

La microscopía electrónica de barrido de baja presión en un ambiente de vapor de agua se utiliza para mecanizar características de nanoescala a microescala en bosques de nanotubos de carbono.

Resumen

Se describe una técnica de fabricación a nanoescala apropiada para la molienda de bosques de nanotubos de carbono (CNT). La técnica utiliza un microscopio electrónico de barrido ambiental (ESEM) que opera con un ambiente de vapor de agua a baja presión. En esta técnica, una porción del haz de electrones interactúa con el vapor de agua en las proximidades de la muestra de CNT, disociando las moléculas de agua en radicales hidroxilo y otras especies por radiólisis. El resto del haz de electrones interactúa con la muestra de bosque de CNT, haciéndola susceptible a la oxidación de los productos químicos de la radiólisis. Esta técnica se puede utilizar para recortar una región seleccionada de un CNT individual, o se puede utilizar para eliminar cientos de micras cúbicas de material ajustando los parámetros ESEM. La resolución de mecanizado es similar a la resolución de imagen del propio ESEM. La técnica produce sólo pequeñas cantidades de residuos de carbono a lo largo de los límites de la zona de corte, con un efecto mínimo sobre la morfología estructural nativa del bosque de CNT.

Introducción

Los nanotubos de carbono (CNT) y el grafeno son los nanomateriales basados ​​en el carbono que han atraído considerable atención debido a su mayor resistencia, durabilidad térmica y propiedades eléctricas. mecanizado de precisión de los nanomateriales de carbono se ha convertido en un tema emergente de la investigación y ofrece el potencial para diseñar y manipular estos materiales hacia una variedad de aplicaciones de ingeniería. CNT de mecanizado y grafeno requiere precisión espacial nanoescala ubicar en primer lugar una zona a nanoescala de interés y luego para eliminar selectivamente sólo el material dentro del área de interés. Como ejemplo, considerar el mecaniz....

Protocolo

1. Preparación de la muestra CNT Bosque para el fresado

1. CNT Síntesis
   1. Depósito de 10 nm de óxido de aluminio (alúmina) sobre una oblea de silicio oxidado térmicamente mediante deposición atómica capa ¹³ u otros métodos de deposición física de vapor.
   2. Depósito de 1 nm de hierro sobre la capa de soporte de alúmina mediante pulverización catódica ¹⁴ u otro método de deposición física de vapor.
   3. Sintetizar nanotubos de carbono mediante un proceso establecido, tales como deposición de vapor químico térmico ^15.
      1. Calentar un horno de tubo de ....

Resultados

La técnica ESEM se utilizó para moler un bosque CNT sintetizado utilizando CVD térmica ^{15, 16.} Eliminación área seleccionada de un par de CNTs dentro de un bosque se muestra en la Figura 2 ^11. Para esta demostración, los parámetros incluyen 5 kV, tamaño de punto de 3, 11 Pa, 170,000X ampliación, 2 ms de tiempo de reposo, y una abertura de 30 micras.

Discusión

El protocolo detalla las mejores prácticas para el fresado relativamente grande (a escala micrométrica) presenta en los bosques de la CNT. En general, la tasa de eliminación de material se puede reducir mediante la reducción de la tensión de aceleración, tamaño de punto, y el diámetro de la abertura. Para recortar una CNT específica dentro de un bosque, recomiendan condiciones incluyen 5 kV, un tamaño de punto de 3, y una abertura que es de 50 micras o menos de diámetro. Tenga en cuenta que la técnica de fresado usando .......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Oblea de silicio de 100 mm de diámetro con óxido térmico de 1 micra	Oblea		universitaria Sustrato inicial
Objetivo de pulverización catódica de hierro	Kurt J. Lesker EJTFEXX351A2		Objetivo de pulverización catódica
Savannah 200	Cambridge		Para la deposición de capas atómicas de alúmina
SEM ambiental Quanta 600F	FEI		Microscopio electrónico de barrido ambiental utilizado para soportar un entorno ambiental de vapor de agua a baja presión para molienda forestal
CNT Microscopio xT Software de control	FEI	4.1.7	Software de control utilizado en el sistema de generación de patrones nanométricos Quanta 600F ESEM
- Software	JC Nabity Lithography Systems	versión 9	Software utilizado para la litografía por haz de electrones
Ordenador dedicado con placa			Equipo utilizado para la litografía por haz de electrones
Software		V 21.2	Equipo opcional utilizado para generar patrones para litografía por haz de electrones
Montaje de litografía por haz E	Ted Pella	16405	Montura de litografía por haz de electrones con copa de Faraday y nanopartículas de oro en cinta de carbono
Picoamperímetro	Keithley	6485	Se utiliza con la copa de Faraday para cuantificar la corriente del haz
12,7 mm de diámetro Talón SEM	Ted Pella	16111	Talón SEM
Soporte de muñón de pin de 45 grados	Ted Pella	15329	Equipo opcional utilizado para fresar la sección transversal de un bosque CNT

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