ƒ ½ ¨ 7 Hë H Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 47, Number 6, 2003¸ 12 Z 4, pp. 426∼429

 ƒ  ½ ¨ 7 Hë  H  Sae Mulli (The Korean Physical Society), Volume 47, Number 6, 2003¸   12 Z 4, pp. 426∼429

NH 3  ¹ Å% iP ; c 8 ý” X ¢ Carbon Nanotube8 ý V R ËX ê s õ m Í — ¤V R Ë

™

»‡ ç ¡† : ; ^∗ · T 0 ï F ‘ š

 â

· ¡ ¤ @ /† < Ɠ §
” ¸õ † < Æl Õ ü t† < Æõ 
” ¸Ó ü t o ƒ  ½ ¨z  ´, @ /½ ¨ 702-701

™

»| ¡0 ï F · † ç ¡0 å   ™ ¸ · ‚ Ð ò 6 B¬ £

 â

· ¡ ¤ @ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ 
” ¸Ó ü t o ƒ  ½ ¨z  ´, @ /½ ¨ 702-701

™

»6 0 ÷ 7 B

ô 

Dz D G„   : Ÿ x’  ƒ  ½ ¨" é ¶, @ /„   305-350 (2003¸   10 Z 4 7{ 9  ~ à Î6 £ §)

Ni s  7 £ x‚ à ̝ ) a Si wafer 0 A\  NH

ü < C

H

\  ¦ s 6   x # Œ à ºf ”  C † ¾ ӝ ) a Carbon Nanotube(CNT)\  ¦ PECVDZ O Ü ¼– Ð ½ + Ë$ í % i  . CNT ½ + Ë$ í r  ½ + Ë$ í „   é ß –> – Ð NH

„  % ƒo \  ¦  u >  ÷ &  H X < NH

„  

%

ƒo  e  ¦  Ý ¼  „  À Ó(10, 20, 40, 50, 60, 80 mA)\     Ni€ 9 2 £ §_  ³ ð€   © œI   H Ó ü t : r s “ ¦ ? / ҽ ¨› ¸   t

 ² ú ˜ t   H  כ `  ¦ S X ‰ “   % i  . NH

„  % ƒo \  _ ô  Ç Ni€ 9 2 £ §_  ³ ð€   © œI     oü < ? / ҽ ¨› ¸_     o  H CNT½ + Ë$ í õ  à ºf ” C † ¾ Ó\  e ” # Q  H % i ½ + É`  ¦ † < Ê`  ¦ S X ‰ “   % i  . NH

„  % ƒo \  _ ô  Ç ³ ð€   © œI _     o  H Scanning electron Microscopy(SEM) Ü ¼– Ð S X ‰ “   % i Ü ¼ 9 ? / ҽ ¨› ¸  H X-ray Diffraction meter(XRD) s

6   x # Œ 8 £ ¤& ñ % i  .

PACS numbers: 61

Keywords: ò ø ͙ è
” ¸È ÓÚ Ô, NH

„  % ƒo 

I. " e  ] Ø

” ¸õ † < Æ l Õ ü t“ É r & ñ ˜ Ð: Ÿ x’  , F « Ñ, _ €  •, ¨ 8 Š â x 9  \  - t

 ì  r  _  p A  l Õ ü t – Ð" f ß ¼>   Òy Œ •÷ &“ ¦ e ”  .
” ¸õ † < Æ l

Õ ü t ì  r   ×  æ \ " f : £ ¤ y  ò ø ͙ è
” ¸È ÓÚ Ô(Carbon Nanotube;

CNT)  H 1991¸   { 9 ‘ : r_  Iijima~ à Ì  [1] arc ~ ½ ӄ  l _  < É Ê

ƒ 

 6 £ §F G  © œ\  + þ A$ í  ) a ò ø ͙ è é # Qo \  ¦ TEM(Transmission Electron Microscopy) Ü ¼– Ð S X ‰ “     H õ & ñ \ " f µ 1 Ï| ô  Ç s  Ê

ê ´ ú §“ É r ƒ  ½ ¨\  ¦ : Ÿ x # Œ • ¸^ ‰ x 9  ì ø ͕ ¸^ ‰, 8 A# Qè ß –  o† < Æ& h  î

ß –& ñ $ í , Ó ü t o & h  y © œ• ¸ 1 p x_  : £ ¤$ í `  ¦ t m “ ¦ e ” 6 £ §`  ¦ S X ‰ “   

>

 ÷ &% 3   [2–9]. ò ø ͙ è
” ¸È ÓÚ Ô  H í ß –\ O  o x 9  õ † < Æl Õ ü t† ¾ Ó



© œ_  Å Ò F « і Ð y Œ •F  g`  ¦ ~ à Γ ¦ e ” # Q ò ø ͙ è
” ¸È ÓÚ Ô_  l œ í

ƒ 

½ ¨ x 9  6 £ x6   xì  r  ƒ  ½ ¨\  e ” # Q  8 ´ ú §“ É r ƒ  ½ ¨ l @ / ÷ &# Q t

“ ¦ e ”  . ò ø ͙ è
” ¸È ÓÚ Ô l œ í ƒ  ½ ¨õ & ñ \ " f „  l  ~ ½ ӄ   Z O

(Arc-discharge), Y Us $  7 £ x‚ à ÌZ O (Laser vaporization), e

 ¦  Ý ¼   o† < Æl  © œ7 £ x‚ à ÌZ O (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), \ P  o† < Æ l  © œ7 £ x‚ à ÌZ O (Thermal Chem- ical Vapor Deposition), „  l ì  r K Z O , Flame ½ + Ë$ í Z O  1 p x _

 ò ø ͙ è
” ¸È ÓÚ Ô ½ + Ë$ í Z O `  ¦ S X ‰ “   >  ÷ &% 3  .  € ª œô  Ç ½ + Ë

∗

E-mail: [email protected]

$ í

Z O  ×  æ “ ¦í  H • ¸, @ /€  & h , à ºf ”  C † ¾ ÓZ O \   © œ & h ½ + Ëô  Ç ½ + Ë

$ í

~ ½ ÓZ O “ É r e  ¦  Ý ¼   o† < Æl  © œ7 £ x‚ à ÌZ O (PECVD)s  . ‰ & ³F  PECVD~ ½ ÓZ O  © œ\ " f “ ¦í  H • ¸, à ºf ” C † ¾ ӝ ) a CNT $ í  © œ`  ¦ 0 A K

‚   $ í  © œ „  \  NH

„  % ƒo  € 9 כ ¹  “ ¦   : r ÷ &# Qt 

“

¦ e ”  . Õ ª Q
  f ”  t  " î S X ‰ô  Ç " é ¶ “  s  S X ‰ “   ÷ &# Qt t 

· ú

§“ É r  © œI s  . ‘ : r  7 Hë  H \ " f  H “ ¦í  H • ¸, @ /€  & h , à ºf ” C † ¾ Ó

 )

a CNT $ í  © œ`  ¦ 0 A # Œ DC PECVD~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x % i “ ¦, NH

„  % ƒo  Ä »Á º\    É r CNT $ í  © œ_     o\  ¦ S X ‰ “   % i 



. Õ ª    o\  ¦ : Ÿ x # Œ NH

„  % ƒo _  % i ½ + É`  ¦ ½ ©" î % i  .

II. ÷ m Ç ] M ö

Si wafer0 A\  sputter evaporate\  ¦ s 6   x # Œ 8 ú ¤ B F K 5

Å q Ni`  ¦ 7 £ x‚ à Ìr (   . Ni8 ú ¤ B  7 £ x‚ à ̝ ) a Si wafer\  ¦ DC PECVD\  ¦ s 6   x # Œ CNT\  ¦ $ í  © œ r (   . $ í  © œ õ & ñ \ 

"

f NH

\  ¦ s 6   x # Œ „  % ƒo  % i  . NH

„  % ƒo  “ : r • ¸



 H 730

C\  ¦ Ä »t  % i “ ¦, 180 sccm_  NH

\  ¦ > 5 Å q f  Ë  9 Å

Ò 9 e  ¦  Ý ¼ \  ¦ ~ ½ ӄ  r &  „  % ƒo  % i  . „  % ƒo  r ç ß –

“

É r 10ì  r Ü ¼– Ð % i  . „  % ƒo  Ê ê NH

ü < C

H

\  ¦ 3:1(180

sccm : 60 sccm)_  q Ö  ¦ – Ð f  Ë  9Å Ò 9 e  ¦  Ý ¼ \  ¦ ~ ½ ӄ  r 

-426-

 ƒ  ½ ¨ 7 Hë  H  NH

„  % ƒo \  _ ô  Ç Carbon Nanotube_  $ í  © œ x 9  : £ ¤$ í – ^ ” ‚ ½ Ó1 p q 1 p x -427-

Õ

ªa Ë > 1. NH

e  ¦  Ý ¼  „  À Ó\    É r sample „  % ƒo .

&

 CNT\  ¦ $ í  © œ % i  . CNT_  NH

\  _ ô  Ç % ò † ¾ Ó`  ¦ S X ‰

“

  l  0 A # ΠNH

„  % ƒo  Ä »Á º\    É r sample`  ¦ q “ §

% i Ü ¼ 9, CNT_  NH

„  % ƒo ü < $ í  © œõ & ñ _  e  ¦  Ý ¼ 

„ 

À Ó(20 mA, 40 mA, 80 mA)\     ì  r o  # Œ sample`  ¦ q

“ § % i  . s M : CNT$ í  © œ r ç ß –“ É r 5ì  r Ü ¼– Ð % i  .

III. + s Ç Ê Ý

NH

\  _ ô  Ç „  % ƒo  CNT $ í  © œ\  # Q* ‹ô  Ç % ò † ¾ Ó`  ¦ p  u

  H t \  › ' a # Œ · ú ˜ ˜ Ðl  0 AK  DC e  ¦  Ý ¼ _  „  À Ó\ 



 É r 8 ú ¤ B F K5 Å q_     oü < Õ ª    o\    É r $ í  © œ CNT_   © œ I

\  ¦ q “ § % i  .

Õ

ªa Ë > 1“ É r „  % ƒo \    É r 8 ú ¤ B F K5 Å q_     o\  ¦ ˜ Ð# ŒÅ ғ ¦ e ”

 . „  % ƒo _  e  ¦  Ý ¼  „  À Ó 10 mA\ " f 7 £ x  ½ + É Ã º 2

Ÿ

¤ 8 ú ¤ B F K5 Å q_  { 9  t 2 £ § s  & h & h  ×  ¦ “ ¦ ß ¼l  ç  H{ 9 K  t 



 60 mA\  ¦  Å # Q " f€  " f t 2 £ § s  & t >  ÷ &  H  כ `  ¦ ^  ¦ Ã

º e ”  . NH

e  ¦  Ý ¼  \  -t  8 ú ¤ B F K5 Å q`  ¦ 0 l q s “ ¦ \  g A # Œ 8 ú ¤ B F K5 Å q`  ¦ nm ß ¼l _   Œ •“ É r · ú ˜Ì q ts – Ð ì  r o r &  Å

ҍ  H  כ s   [10, 11]. 10 mAü < 20 mA\ " f  H 8 ú ¤ B F K5 Å q _  \ g As  ¢ - a# 4 y  s À Ò# Qt t  3 l wô  Ç  © œI – Ð 8 ú ¤ B F K5 Å q · ú ˜ Ì q

ts  ¢ - a$ í ÷ &t  · ú § 
 ß ¼l  ç  H{ 9  t  3 l wô  Ç  כ `  ¦ ^  ¦ Ã

º e ”  . 40 mA, 50 mA, 60 mA\ " f  H „  À Ó\     › ¸F K _  s   H e ” t ë ß – \ g As  ¸ ú ˜÷ &# Q 8 ú ¤ B F K5 Å q[ þ t s  B Ä º  Œ •

“ É

r X <  { 9 & ñ ô  Ç ß ¼l – Ð
* '# Q4 R e ”  . 80 mA\ " f  H ß ¼ l

 š ¸y  9 & ”    כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”  . 80 mA\ " f_  e  ¦   Ý

¼  \  -t   H 8 ú ¤ B F K5 Å q · ú ˜Ì q ts \  ¦ + þ A$ í r v   H \  -t ˜ Ð



 ß ¼l  M :ë  H \  š ¸y  9 + þ A$ í ÷ &% 3 ~   · ú ˜Ì q ts [ þ t s   r    

½ +

Ë # Œ œ íl _  { 9 & ñ u  3 l wô  Ç 8 ú ¤ B  · ú ˜Ì q ts – Ð [  t  >  H † d

`

 ¦ \ V8 £ ¤½ + É Ã º e ”   [10,11].

NH

„  % ƒo \  ¦  • 2 ; Ê ê CNT\  ¦ $ í  © œr †   Ò  re  ¦“ É r Õ ªa Ë >

2 \ " f ˜ Ð# Œï  r  . $ í  © œ „  À Ó 10 mA, 20 mA, 80 mA\  Õ

ªa Ë > 2. NH

e  ¦  Ý ¼  „  À Ó\    É r „  % ƒo  sample_  CNT$ í  © œ.

"

f  H à ºf ” C † ¾ Ó÷ &t  · ú §“ É r CNT[ þ t`  ¦ ^  ¦ à º e ” “ ¦ 40 mA, 50 mA, 60 mA \ " f  H à ºf ” C † ¾ ӝ ) a CNT\  ¦ ^  ¦ à º e ”  .

NH

„  % ƒo  Ê ê + þ A$ í  ) a 8 ú ¤ B F K5 Å q · ú ˜Ì q ts   Œ •Ü ¼€  " f ç  H { 9

Ù þ ¡~   40 mA, 50 mA, 60 mA\ " f  H à ºf ” Ü ¼– Ð C † ¾ ӝ ) a CNT[ þ t s  + þ A$ í ÷ &% 3 “ ¦ 8 ú ¤ B F K5 Å q · ú ˜Ì q ts  ß ¼“ ¦ Ô  ¦ç  H{ 9 

>  ë ß –[ þ t # Q & ’ ~   10 mA, 20 mA, 80 mA\ " f  H CNT  ]

j@ /– Ð   t  · ú §€ Œ ¤“ ¦ ½ ¨Ô  ¦ ½ ¨Ô  ¦ >   ê ø Í  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ” 



. NH

„  % ƒo \  ¦ : Ÿ xô  Ç 8 ú ¤ B F K5 Å q · ú ˜Ì q ts _  + þ A$ í s  CNT

$ í

 © œ\  f ” ] X & h “   % ò † ¾ Ó`  ¦ ï  r    H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”  . 7 £ ¤ { 9 

&

ñ | ¾ Ó_  NH

„  % ƒo  8 ú ¤ B F K5 Å q_  ß ¼l \  ¦  Œ •“ ¦ ç  H{ 9  

>

 # Œ CNT $ í  © œ   H X < Ä »o ô  Ç › ¸| `  ¦ + þ A$ í  9 : £ ¤ y

 à ºf ” C † ¾ Ó   H X <• ¸  H l # Œ\  ¦ † < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

ü

@+ þ A& h “   : £ ¤$ í `  ¦ SEM s p t \  ¦ : Ÿ x # Œ S X ‰ “   % i “ ¦

Õ

ªa Ë > 3. „  % ƒo   © œI \    É r sample_  XRD ì  r$ 3 .

(a)NH

„  % ƒo  „  sputter Ni, (b)NH

„  % ƒo  \ O s 

\ P

% ƒo , (c)NH

„  % ƒo  Ê ê

-428- ô  Dz D GÓ ü t o † < Æ rt  “D hÓ ü t o ”, Volume 47, Number 6, 2003¸   12 Z 4

NH

_  ½ ¨› ¸& h “   % i ½ + É`  ¦ 7 á §  8  [ jy  S X ‰ “   l  0 A # Œ

„ 

% ƒo  „  õ  Ê ê Õ ªo “ ¦ \ P % ƒo   ) a Ò  re  ¦[ þ t`  ¦ XRD(X-ray Diffraction meter, KBSI @ /½ ¨ì  r ™ è) 8 £ ¤& ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ : £ ¤$ í

`

 ¦ › ¸  % i  .

\ P

% ƒo ë ß – Ù þ ¡`  ¦  â Ä º  H í ß –™ èü <   ½ + Ëô  Ç Ni

O

i ” s  ´ ú §s 

 
  H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ” “ ¦ ¢ ¸ô  Ç 8 ú ¤ B F K5 Å q“   Nis  Siü <   

½ +

Ë # Œ Ni

Si peak Ü ¼– Ð
 
  H  כ `  ¦ ^  ¦ à º e ”  . NH

„ 

% ƒo \  ¦  ' ¬ I`  ¦  â Ä º  H @ / Òì  r_  Ni

O

õ  Ni

Si peak s 

\ O

# Qt “ ¦ €  •ç ß –_  Ni

O

õ  NH

„  % ƒo (a)r  ± ú “ É r x-ray { 9

 y Œ •Ü ¼– Ð ^  ¦ à º \ O % 3 ~   Ni peaks 
 
  H  כ `  ¦ ^  ¦ Ã

º e ”   [4]. # Œl " f Ni

O

õ  Ni

Si“ É r CNT  $ í  © œ   H X

< e ” # Q ~ ½ ÓK כ ¹™ è H † d`  ¦ \ V8 £ ¤½ + É Ã º e ” “ ¦ NH

 í ß –™ è8 £ x

`

 ¦ \ O \  Šғ ¦ Niõ  Si wafer ì ø Í6 £ x t  3 l w >    H % i 

½ +

É`  ¦ † < Ê`  ¦ \ V8 £ ¤½ + É Ã º e ”  . ¢ ¸ô  Ç NH

„  % ƒo – Ð “   # Œ ì

 r o   ) a Ni8 ú ¤ B  F K5 Å q_    & ñ $ í s  a % ~  f ” `  ¦ · ú ˜ à º e ”  . 7 £ ¤ NH

  H 8 ú ¤ B F K5 Å q_  ß ¼l \  ¦ ×  ¦ # ŒÅ ғ ¦   & ñ $ í `  ¦ a % ~  t > 

 9 í ß –™ è8 £ x ] j  x 9  Niõ  Si wafer ì ø Í6 £ x t  3 l w > 

# Œ CNT $ í  © œ   H X < & h ½ + Ëô  Ç › ¸| `  ¦ ë ß –[ þ t # Q ï  r  .

IV. + s Ç Â ] Ø

CNT$ í  © œ\  e ” # Q NH

„  % ƒo \    É r % ò † ¾ Ó`  ¦ · ú ˜ ˜ Ð l

 0 A # ΠNH

e  ¦  Ý ¼  „  À Ó\    É r „  % ƒo  sample[ þ t õ

 „  % ƒo  sample[ þ t – Ð $ í  © œ ) a CNT_  : £ ¤$ í `  ¦ SEM`  ¦ : Ÿ x

# Œ S X ‰ “   % i “ ¦, „  % ƒo  „  , Ê ê x 9  \ P % ƒo \    É r sample :

£

¤$ í `  ¦ XRD\  ¦ : Ÿ x # Œ S X ‰ “   % i  . NH

e  ¦  Ý ¼  „  % ƒ o

  H 8 ú ¤ B F K5 Å q`  ¦ CNT   ³ 1 Ï Ã º e ”   H nm ß ¼l _  · ú ˜Ì q t s

– Ð ì  r o r & º ¡ §`  ¦ S X ‰ “   % i  . ¢ ¸ô  Ç s  õ & ñ \ " f 8 ú ¤ B  F

K5 Å q · ú ˜Ì q ts _    & ñ $ í `  ¦ a % ~  t >  “ ¦ í ß –™ è8 £ x ] j  x 9  Ni õ  Si wafer_  ì ø Í6 £ x`  ¦ \ O E “ ¦ Ni

Si 8 £ x_  + þ A$ í `  ¦ } Œ •  CNT$ í  © œ x 9  à ºf ” C † ¾ Ó\  & h ½ + Ëô  Ç › ¸| `  ¦ ë ß –[ þ t # Q ï  r  . { 9 

&

ñ | ¾ Ó(40 mA, 50 mA, 60 mA)_  e  ¦  Ý ¼  „  % ƒo   H CNT

$ í

 © œ ÷  rë ß –  m   à ºf ”  C † ¾ Ó   H X <• ¸  H l # Œ\  ¦ ô  Ç .

P c

p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨  H ô  Dz D G l œ íõ † < Æt " é ¶ƒ  ½ ¨" é ¶ @ /½ ¨ì  r ™ è_  FE.

SEN ({ Œ ™{ © œ S ! l Š҃  ½ ¨" é ¶) 8 £ ¤& ñ t " é ¶ Ü ¼– Ð s À Ò# Q& ’ Ü ¼ 9 s

\  y Œ ™ × ¼w n m  .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] S. Iijima, Nature, 354, 56 (1991).

[2] S. Iannazzo, Solid-State Electron, 36(3), 301 (1993).

[3] D. S. Bethune, C. H. Kiang, M. S. de Vries, G. Gor- man, R, Savoy, J. Vazquez and R. Beyers, Nature, 363, 605 (1993).

[4] J. Robertson, Surt. Coat, Technol, 50, 185 (1992).

[5] T. M. Whitney, J. S. Jiang, P. C. Searson and C. L.

Chien, Science, 261, 1316 (1993).

[6] M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus and P. C. Eklund, Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes (Aca- demic Press inc., (1996), Chapter 19 and references therein.

[7] M. M. J. Treacy, T. W. Eddensen and J. M. Gibson, Nature, 381, 678 (1996).

[8] P. Delaney, H. J. Choi, J. Ihm, S. G. Louie and M.

L. Cohen, Nature, 391 466 (1998).

[9] S. H. Jhi, J. Ihm, S. G. Louie, M. L. Cohen, Nature, 399, 132 (1999).

[10] C. J. Lee, D. W. Kim, T. J. Lee, Y. C. Choi, Y. S.

Park, W. S. Kim, Y. H. Lee, W. B. Choi, N. S. Lee, J. M. Kim, Y. G. Choi and S. C. Yu, Appl. Phys.

Lett. 75, 1721 (1999).

[11] C. J. Lee and J. H. Park, Appl. Phys. Lett. 77, 3397

(2000).

 ƒ  ½ ¨ 7 Hë  H  NH

„  % ƒo \  _ ô  Ç Carbon Nanotube_  $ í  © œ x 9  : £ ¤$ í – ^ ” ‚ ½ Ó1 p q 1 p x -429-

Growth and Properties of Carbon Nanotubes on NH ₃ Pretreatment

Chang-Duk Kim

and Hyeong-Rag Lee Department of Nano-science and Technology, NPTL,

Kyungpook National University, Daegu 702-701

Do-Hyung Kim, Hoon-Sik Jang and Dong-Soo Cho

Department of Physics, NPTL, Kyungpook National University, Daegu 702-701

Dae Young Kim

Electronics and Telecommunications Research Institute, Daejon 305-350 (Received 7 October 2003)

Vertically aligned carbon nanotubes were grown on nickel-deposited silicon substrates by using the plasma-enhanced chemical-vapor deposition of ammonia and acetylene. The surface morphology of the Ni films was modified by pretreatment with NH

at various plasma currents (10, 20, 40, 50, 60, 80 mA). The growth of carbon nanotubes was found to be significantly influenced by the surface morphology and the structure of the Ni thin film. A scanning electron microscope and an X-ray diffractometer were used to investigate the effect of pretreatment with NH

.

PACS numbers: 61

Keywords: Carbon nanotube(CNT), NH

pretreatment

∗

E-mail: [email protected]