Nitrogen Effect on Vertically Aligned CNT Growth

It is well Down that the growth of carbon nanotubes (CNTs) by chemical vapor deposition (CVD) using a transition metal catalyst is greatly enhanced in a nitrogen environment. We show here that the enhanced growth is closely related to the activated nitrogen and it's incorporation into the CNT wall and cap during growth. This behavior is consistent with theoretical calculations of CNx thin films, showing that nitrogen incorporation to the graphitic basal plane reduces the elastic strain energy for curving the graphitic layer. Enhanced CNT growth by nitrogen incorporation is thus due to a decrease in the activation energies required for nucleation and growth of the tubular graphitic layer.

수직배향 CNT의 성장에 미치는 질소의 영향

전이금속을 촉매로 이용하여 화학기상증착법 (CVD)으로 탄소나노튜브 (CNT)를 성장시킬 때, 질소분위기가 성장을 증진시킨다는 사실은 잘 알려져 있다. 본 논문에서는 질소분위기에 의한 CNT 성장증진의 원인이 활성화 질소이며, 활성화 질소가 성장과정 중 CNT의 탄소와 결합함으로써 성장증진효과가 일어남을 보여주었다. 이 결과는 질소의 결합이 튜브상의 흑연판을 만드는데 필요한 탄성변형에너지를 낮추어 주는 역할을 한다는 CNx 박막의 이론적 계산결과와 일치한다. 따라서, 질소의 결합에 의한 CNT의 성장증진 효과는 튜브상의 흑연판 핵 생성과 CNT의 성장에 필요한 임계 에너지의 감소에 의한 것이다.