Роль времени синтеза в формировании морфологии и структуры углеродных наностен

Аннотация

Углеродные наностены (УНС), уникальный класс вертикально ориентированных наноструктур на основе графена, привлекли значительное внимание из-за их многообещающих применений в технологиях хранения энергии, электронике и сенсорных технологиях. Эти материалы сочетают в себе большую площадь поверхности, превосходную электропроводность и настраиваемую морфологию, что делает их идеальными для ряда функциональных устройств. Однако контроль их структурной эволюции во время синтеза остается критической проблемой. Целью данного исследования является систематическое изучение влияния продолжительности синтеза на морфологические, структурные и оптические свойства УНС, выращенных на кремниевых подложках с использованием емкостно-связанного плазменно-химического осаждения из паровой фазы (CCP-PECVD). Исследование сосредоточено на понимании того, как изменения во времени роста влияют на формирование УНС, плотность дефектов и характеристики поверхности, которые необходимы для адаптации характеристик материала. УНС были синтезированы в течение четырех различных продолжительностей — 30, 60, 90 и 120 минут — и охарактеризованы с помощью СЭМ, АСМ, КРС и анализа отражения в УФ-видимом диапазоне. Результаты демонстрируют четкую эволюцию морфологии и структуры УНС со временем: от редких и неупорядоченных особенностей через 30 минут до плотных, лепесткообразных графитовых стенок через 120 минут. Анализ Рамана показал увеличение плотности дефектов со временем, за которым следует частичная графитизация при более длительных длительностях. Оптические измерения выявили снижение отражательной способности с увеличением времени синтеза, что указывает на улучшение улавливания света и шероховатости поверхности.