Көміртек қағазының бетіндегі көміртек наноқабырғаларының морфологиясы мен құрылымына синтез ұзақтығының әсері

Аннотация

Бұл жұмыста сыйымдылықпен байланысқан плазмамен күшейтілген химиялық бу фазасынан тұндыру (CCP-PECVD) әдісімен көміртек қағазында өсірілген көміртек наноқабырғаларының (КНҚ) морфологиясы мен құрылымдық күйінің синтез ұзақтығына (30-120 мин) тәуелді эволюциясы, процесс параметрлері тұрақты болған жағдайда, зерттелді. Қаптаманың морфологиясы сканерлеуші электрондық микроскопия (СЭМ) және атомдық-күштік микроскопия (АКМ) әдістерімен зерттелді, ал құрылымдық өзгерістер рамандық спектроскопия (λ = 473 нм) арқылы бағаланды. Ерте кезеңде (30 мин) КНҚ көміртек қағазының ақаулары аймағында аралдық нуклеация механизмі бойынша қалыптасатыны көрсетілді. Тұндыру уақыты 60-90 мин-қа артқанда наноқабырғалардың қарқынды тік бағытталған өсуі және массивтің тығыздалуы байқалады. АКМ деректері бойынша орташа және орташа квадраттық кедір-бұдырлықтың өсуі анықталды (R_a: 13.91-ден 26.91 нм-ге дейін; R_ms: 18.19-дан 34.26 нм-ге дейін, 60-120 мин), ал пиктік кедір-бұдырлық R_z 90 мин-қа дейін өсіп (124.3-тен 159.3 нм-ге дейін), кейін қанығуға жетеді (120 мин кезінде 161.1 нм). Бұл құбылыс басым түрде тік өсу режимінен тығыздалу және екіншілік нуклеация режиміне ауысуды көрсетеді. Рамандық спектроскопия нәтижелері синтез уақыты артқан сайын sp²-көміртек торының ретсізденуі мен ақаулылық деңгейінің ұлғаюын растайды: I_D/I_G қатынасы 0.61-ден 1.84-ке дейін өседі, G-пигінің жартылай биіктігіндегі ені 24.8-ден 40.9 см^-1-ке дейін артады, ал графиттену дәрежесі 40.2 %-дан 27.2 %-ға дейін төмендейді. Шамамен 90 мин синтез уақыты тік морфологияның барынша дамуы мен көміртек фазасының салыстырмалы жоғары құрылымдық реттелуінің оңтайлы үйлесімін қамтамасыз ететіні анықталды, ал 120 мин максималды ақаулылық пен дамыған бет түзіп, белсенді орталықтардың жоғары тығыздығын талап ететін қолданбалар үшін перспективалы болып табылады.