Теоретическая модель, описывающая рост однослойных углеродных нанотрубок в плазме

Abstract

Разработана диффузионная модель, описывающая рост леса однослойных углеродных нанотрубок при плазмохимическом осаждении из газовой фазы. С помощью этой модели определены скорость роста нанотрубок, диффузионная длина и среднее время пребывания атомов углерода на поверхности нанотрубок как функции внешних параметров. Модель учитывает неоднородность осаждения нейтральных частиц из разрядной камеры на поверхность нанотрубок, взаимодействие молекул углеводорода и атомов углерода с травящим газом, термическую и ион- индуцированную диссоциацию адсорбированных на поверхности нанотрубок молекул углеводорода, распад на поверхности ионов углеводорода, а также диффузию атомов углерода по поверхности нанотрубок. The surface diffusion model is developed, which describes the growth of forest of single-walled carbon nanotubes in plasma-enhanced chemical vapor deposition. Using the model, the growth rate of nanotubes, diffusion length and residence time of carbon atoms on nanotube surfaces are determined, as functions of external parameters. The model accounts for nonuniformity in deposition of neutral particles on surface of nanotubes from discharge chamber, interactions of hydrocarbon molecules and carbon atoms with etching gas, thermal and ion-induced dissociation of hydrocarbon molecules adsorbed on surface of nanotubes, decomposition of hydrocarbon ions on nanotube surface, as well as diffusion of carbon atoms on surface of nanotubes. Розроблено дифузійну модель, яка описує ріст лісу одношарових вуглецевих нанотрубок при плазмохімічному осадженні з газової фази. За допомогою цієї моделі визначено швидкість росту нанотрубок, дифузійну довжину та середній час перебування атомів вуглецю на поверхні нанотрубок як функцію зовнішніх параметрів. Модель враховує неоднорідність осадження нейтральних частинок із розрядної камери на поверхню нанотрубок, взаємодію молекул вуглеводню та атомів вуглецю з травлячим газом, термічну та іон-індуковану дисоціацію адсорбованих на поверхні нанотрубок молекул вуглеводню, розпад на поверхні іонів вуглеводню, а також дифузію атомів вуглецю по поверхні нанотрубок.