离子束诱导碳圆锥室温生长锥角的可控性研究

摘要

采用荷能Ar~+束室温倾角溅射石墨的方法制备可控锥角的碳纳米纤维,圆锥结构。扫描电子显微镜结果表明样品表面产生的圆锥密度达1xl0~9一lx10~(10).cm~(-2),沿离子束方向排列,且在每个圆锥上都有碳纳米纤维长出。随着入射倾角由30°增大到60°,碳圆锥的锥角从33°降到20°、长径比从250nm/150nm增大到1200n/400nm。随着入射角度的增加,离子束诱导的表面原子有效扩散系数减小和溅射建率增大是碳圆锥的长径比增大、碳圆锥的锥角减小及其密度增加的原因。随着离子束流强度由200μA·cm~(-2)增加到800μA·cm~(-2),碳圆锥的锥角从90°降到20°、碳圆锥的高度从100nm增加到1200nm。相同时问内,随束流强度的增大,碳圆锥表面单位面积内离子的注入剂量增大,导致溅射出来的碳原子数目增多。这是随离子束流强度增大形成碳圆锥的锥角变小且高度增加的原因。