Karbon nanotüplerin üretilmesi ve gaz algılama özelliklerinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada nanoteknolojinin temel yapı taşlarında biri sayılan karbon nanotüplerin belli bir sıcaklık ortamında düşük konsantrasyonlu gazları algılama özellikleri incelenmiştir.Karbon nanotüplerin elde edilebilmesi için Kimyasal Buhar Biriktirme Yönteminden yararlanılmıştır. Bu yöntemle karbon nanotüp elde edebilmek için yüksek sıcaklıkta bir fırın ortamı, taşıyıcı gaz olarak azot ve hidrojen ve karbon kaynağı olarak da asetilen gazları kullanılmıştır. Yüksek sıcaklıkta bu gazlar, ortam için oldukça tehlikeli olacağından literatür araştırmaları sonucunda en uygun gaz konsantrasyonu belirlenip daha sonra 600-7000C arasında farklı sıcaklıklarda ve farklı sürelerde karbon nanotüp üretimi çalışmaları yapılmıştır.Karbon nanotüpler Si/SiO2 ve Si/Alümina ince film alttaşlar üzerinde biriktirilmiştir. Bu ince filmlerin üzerine, nanotüplerin büyütülmesinde katalizör madde olarak kobalt ince film kaplanmıştır. Elde edilen örneklerin Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDX) analizleri yapılmış ve katalizör kullanımının nanotüplerin boyutunda önemli rol oynadığı gözlemlenmiştir. SEM analizleri sonucunda çapları 50-100 nm arasında değişen karbon nanotüpler üretilmiştir.Üretilen karbon nanotüpler kapalı bir hücre içerisine yerleştirilmiş ve iki ucundan gümüş kontak alınarak üzerinden farklı konsantrasyonlarda gaz geçişi sağlanmıştır. Gaz konsantrasyonunun değişimiyle karbon nanotüplerin elektriksel özelliklerindeki değişimi ve algılama özellikleri incelenmiştir.

In this study the gas sensing properties of carbon nanotubes which are the primary building blocks of nanotechnology for low concentration gases.Carbon nanotubes were produced by Chemical Vapor Deposition. To produce carbon nanotubes by this method there should be an environment in the chamber at high temperature. In this process nitrogen and hydrogen was used as inert gas acetylene was used for carbon source. These gases are very dangerous at high temperature. According to the literature study the optimum gas concentration and deposition temperature were investigated. Carbon nanotubes were produced between 600oC and 700oC. The process time were also changedCarbon nanotubes were grown on the Si/SiO2 and Si/alumina substrates. Cobalt thin film was grown on the substrates as catalyst. The samples were examined by Scanning Electron Microcopy (SEM) and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy. According to the images catalyst has the advantage for size of carbon nanotubes. Diameters of nanotubes are between 50 nm and 100 nmAfter the production carbon nanotubes were examined for sensitivity of hydrogen, nitrogen, ethanol gases and humidity with different concentration. At this study the electrical properties of carbon nanotubes were investigated with changing of concentration.