以雷射方式純化奈米碳管 陳國峰、黃俊達
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摘 要
文獻上奈米碳管純化方式主要有氣相氧化處理法、液相氧化處理法及色層分析法，其中色層分析法與化學溶液處理法均無 法對碳管粉末做有效的純化。熱氧化處理法為直接使用爐管將碳渣或碳粒高溫氧化或使用電漿純化，雖然高溫氧化可去除 大量之碳渣或碳粒而得到相當高純度之碳管，但碳管產率偏低(約10%)，而使用電漿純化需要昂貴的設備與耗材，而使奈 米碳管生產成本增加。 本論文實驗將以電弧放電沉積法成長奈米碳管，並使用紅外線雷射純化奈米碳管，目前文獻上利用 紅外線雷射純化奈米碳管為首次使用，此為吾人論文之重點。此次實驗所使用的雷射為Nd:YAG波長為1064 nm，經過雷射 純化可發現無論是場發射均勻性或場發射電壓均有大幅度之改善，最後將探討使用紅外線雷射純化改善奈米碳管場發射的 機制。
關鍵詞 : 奈米碳管，氣相氧化處理法，液相氧化處理法，色層分析法，紅外線雷射 目錄
目錄 封面內頁 簽名頁 授權書．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．iii 中文摘要．．．．．．．．．．
．．．．．．．．．．．．．．iv 英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． v 誌謝．．．．．．．
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．vi 目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．vii 圖目錄．．
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ix 表目錄．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．xii 第一章 序論及文獻回顧．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1-1 前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 1-2 奈米碳管之性質．．．．．．．．．．．．．．． 3 1-3奈米碳管之應用．．．．．．．．．．．．．．． 4 1-3-1力學 性能的應用．．．．．．．．．．．．． 5 1-3-2 奈米碳管做為顯微鏡探針．．．．．．．．． 6 1-3-3 奈米碳管之場發射 顯示器應用．．．．．．． 6 1-3-4奈米碳管可能的其它運用方向．．．．．．．． 9 1-4奈米碳管之製程方法．．．．．
．．．．．．．． 10 1-4-1 電弧放電沉積法．．．．．．．．．．．．．10 1-4-2 雷射加溫沉積法．．．．．．．．．．
．．．12 1-4-3 化學氣相沉積法及其相關方法．．．．．．．12 1-5 論文之研究動機及主題．．．．．．．．．．．．13 第二章 研究方法及實驗步驟 2-1驗證方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．15 2-2 實驗步驟．．．．．．．．．．
．．．．．．．．17 2-2-1 液相氧化純化法．．．．．． ．．．．．．．18 2-2-2 氣相氧化純化法．．．．．． ．．．．
．．．22 2-2-3 雷射氧化純化法．．．．．． ．．．．．．．24 第三章 結果與討論 3-1實驗結果．．．．．．．．．．．
．．．．．．．28 3-2實驗討論．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 第四章 結論．．．．．．．．．．．．．．．
．．．．．．．35 參考文獻 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．37 圖目錄 圖1-1 奈米碳管的對稱性．．
．．．．．．．．．．．．．．．1 圖1-2 奈米碳管的扶手型、鋸齒型及不對稱型結構示意圖．．．2 圖1-3 以弧光放電法 製得奈米碳管，其高分辨電子顯微鏡照片．3 圖1-4 場發射顯示器細部結構分解圖．．．．．．．．．．．．8 圖1-5 CNT-FED結構示意圖．．．．．．．．．．．．．．． 9 圖1-6電弧放電沉積法製奈米碳管示意圖．．．．．．．．．
．11 圖1-7雷射加溫沉積法製奈米碳管示意圖．．．．．．．．．．12 圖1-8化學氣相沉積法製奈米碳管示意圖．．．．．
．．．．．13 圖2-1厚膜網印示意圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 圖2-2調配奈米碳管漿料流程圖．．．．．
．．．．．．．．．17 圖2-3奈米碳管漿料的黏度量測設備 ．．．．．．．．．．．．17 圖2-4場發射二極量測示意圖．
．．．．．．．．．．．．．．18 圖2-5-1未做純化之前奈米碳管SEM．．．．．．．．．．．．19 圖2-5-2未做純化之前 奈米碳管SEM．．．．．．．．．．．．19 圖2-5-3未做純化之前奈米碳管SEM．．．．．．．．．．．．20 圖2-5-4未做 純化之前奈米碳管SEM．．．．．．．．．．．．20 圖2-6-1純硝酸純化後奈米碳管SEM．．．．．．．．．．．．20 圖2-6-2純硝酸純化後奈米碳管SEM．．．．．．．．．．．．20 圖2-6-3純硝酸純化後奈米碳管SEM．．．．．．．．．
．．．20 圖2-6-4純硝酸純化後奈米碳管SEM．．．．．．．．．．．．20 圖2-7-1硝酸加硫酸純化後奈米碳管SEM．．．
．．．．．．．21 圖2-7-2硝酸加硫酸純化後奈米碳管SEM．．．．．．．．．．21 圖2-7-3硝酸加硫酸純化後奈米碳 管SEM．．．．．．．．．．21 圖2-7-4硝酸加硫酸純化後奈米碳管SEM．．．．．．．．．．21 圖2-8硝酸120度18hr酸 洗後場發射．．．． ．．．．．．．21 圖2-9未做任何純化動作前場發射．．．．．．．．．．．．．22 圖2-10爐管設備 照片．．．．．．．．．．．．． ．．．．．23 圖2-11-1爐管退火純化奈米碳管SEM．．．．．． ．．．．．23
圖2-11-2爐管退火純化奈米碳管SEM．．．．．． ．．．．．23 圖2-11-3爐管退火純化奈米碳管SEM．．．．．． ．．．
．．23 圖2-11-3爐管退火純化奈米碳管SEM．．．．．． ．．．．．23 圖2-12爐管702度退火後場發射．．．．．．． ．
．．．．．24 圖2-13雷射退火設備圖．．．．．．．．．．．． ．．．．．25 圖2-14-1 45J/cm2雷射退火後奈米碳管SEM
．．．．．．．．．25 圖2-14-2 45J/cm2雷射退火後奈米碳管SEM．．．．．．．．．25 圖2-14-3 45J/cm2雷射退火後奈 米碳管SEM．．．．．．．．．26 圖2-14-4 45J/cm2雷射退火後奈米碳管SEM．．．．．．．．．26 圖2-15-1 225J/cm2雷 射退火後奈米碳管SEM ．．．．．．．．26 圖2-15-2 225J/cm2雷射退火後奈米碳管SEM ．．．．．．．．26 圖2-15-3 225J/cm2雷射退火後奈米碳管SEM ．．．．．．．．26 圖2-15-4 225J/cm2雷射退火後奈米碳管SEM ．．．．．．．．26 圖2-16雷射純化後之場發射．．．．．．．．．． ．．．．．27 圖3-1拉曼圖譜．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．．．29 圖3-2未純化前之場發射影像圖．．．．．．．．．．．．．．30 圖3-3雷射純化後之場發射影像圖．．．．．．
．．．．．．．30 圖3-4-1雷射加爐管退火純化奈米碳管SEM．．．．．．．．．30 圖3-4-2雷射加爐管退火純化奈米碳 管SEM．．．．．．．．．30 圖3-4-3雷射加爐管退火純化奈米碳管SEM．．．．．．．．．31 圖3-4-4雷射加爐管退火純 化奈米碳管SEM．．．．．．．．．31 圖3-5比較雷射純化與雷射加爐管空燒氧化純化法場射圖．．．31 圖3-6雷射純化加 爐管退火之場發射影像圖．．．．．．．．．32 圖3-7奈米碳管carbon atomic wire假說示意圖．．．．．．．．33 圖3-8未 經過任何純化的碳管在每30sec的變化．．．．．．．33 圖3-9經過雷射純化的碳管在每30sec的變化．．．．．．．．34 表 目錄 表1-1奈米碳管原子排列之結構及性質．．．．．．．．．．． 2 表1-2奈米碳管奈米碳管其它運用面．．．．．．．
．．．．． 9 參考文獻
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