• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.293.1-293.1
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• 2013

탄소나노튜브(carbon nanotubes; CNTs)는 우수한 물성으로 인하여 전자소자, 에너지 저장매체, 투명전도막, 복합재료 등 매우 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 예측되고 있으며, 더욱이 이러한 특성은 구조변형, 화학적 도핑뿐만 아니라 표면처리를 통해서 제어가 가능하다고 알려져 있다. 이를 위해 기존에는 열처리를 통하여 CNTs를 표면처리한 결과들이 보고되었으나, 고온에서 장시간의 공정이 요구되는 열처리 공정의 단점을 보완하기 위하여 플라즈마 처리를 통해 상온에서 단시간의 공정으로 CNTs를 표면처리하는 방법이 제시되었다. 특히 최근에는, 향후 산업적 응용을 목적으로 종래의 진공 환경에서 벗어나 대기압 연속공정 개발을 위한 대기압 플라즈마 기반의 표면처리 공정에 대하여 관심이 집중되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 대기압에서 플라즈마를 안정적으로 방전 및 유지 할 수 있는 플라즈마 토치 시스템을 구축하였고, 이를 이용하여 수직배향 CNTs를 표면 처리함으로써 그 영향을 살펴보았다. CNTs는 $SiO_2$ 웨이퍼 위에 증착한 철 촉매를 이용하여 $750^{\circ}C$에서 수직배향 합성하였으며, 원료가스로는 아세틸렌을 사용하였다. 대기압 플라즈마 장치의 경우 고전압 교류 전원장치를 이용하여 토치타입으로 제작하였다. 플라즈마는 아르곤과 질소가스를 시용하여 방전하고, 기판과의 거리 및 처리시간을 변수로 CNTs를 표면처리하였다. 플라즈마 처리 전후 접촉각 측정을 통하여 소수성이었던 CNTs 표면이 친수성으로 변화하는 것을 확인하였다. 또한 Raman 분석을 통하여 대기압 플라즈마의 처리조건에 따른 CNTs 의 구조적 결함 발생 정도를 정량화 시킬 수 있었다. 이를 통하여 대기압 플라즈마를 이용할 경우, CNTs의 구조적 손상을 최소화 하면서 효율적으로 표면특성을 변화시킬 수 있는 처리조건을 도출하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.2
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• pp.155-163
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• 2011

Carbon nanotubes (CNT) have been attracted much attention since they have been expected to be used in various areas by virtue of their outstanding physical, electrical, and chemical properties. In order to make full use of their prominent electric conductivity in some areas such as electron emission sources, device interconnects, and electrodes in energy storage devices, direct growth of CNT with vertical alignment is definitely beneficial issue because they can maintain mechanical stability and high conductivity at the interface between substrates. Here, we report direct growth of vertically aligned CNT (VCNT) on Cu foils using thermal chemical vapor deposition and characterize the field emission property of the VCNT. The VCNT's height was controlled by changing the growth temperature, growth time, and catalytic layer thickness. Optimum growth condition was found to be $800^{\circ}C$ for 20 min with acetylene and hydrogen mixtures on Fe catalytic layer of 1 nm thick. The diameter of VCNT grown was smaller than that of usual multi walled CNT. Based on the result of field emission characterization, we concluded that the VCNT on Cu foils can be useful in various potential applications where high conductivity through the interface between CNT and substrate is required.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.14 no.4
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• pp.258-262
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• 2005

We report on the field emission properties from vertically aligned carbon nanotubes (CNTs) produced by a triode PECVD with a SiNx capping layer on metal catalyst. It is found that the CNTs density can be controlled by the capping layer thickness and decreases with increasing SiNx thickness. The CNT density of $\~$ 104/$cm^{2}$ exhibited highest electron emission characteristics, the threshold field of 1.2 V/$\mu$m and the current density of 0.17 mA/$cm^{2}$ at 3.6 V/$\mu$m. We have carried out investigation of electron emission stability under ambient gas of N2. The electron emission stability was improved with decreasing CNT density. Under $1\times$$10^{-5}$ Torr ambient pressure, the CNTs in 5 $\mu$m hole show electron emission current higher than $1\times$$10^{-4}$ A/cm2 and it's electron emission uniformity has $2\%$.