KR101313746B1 - Manufacturing method for carbon nanotube - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소나노튜브를 완충층의 도움 없이 금속기판 위에 저온에서 대량으로 직접 합성시키는 탄소나노튜브의 저온대량합성방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 ⅰ) 니켈, 크롬 및 철 중의 어느 하나 또는 복수의 전이금속원소를 함유한 금속기판을 열처리로에서 표면 산화시키는 단계; ⅱ) 상기 산화 처리한 금속기판을 플라즈마 장치에서 플라즈마 전처리하는 단계; 및 ⅲ) 상기 플라즈마 전처리한 금속기판을 열화학기상증착(CVD)장치에서 아세틸렌 가스, 메탄 가스, 프로판 가스 및 에틸렌 가스 중 어느 하나 또는 복수의 탄소 소스 가스를 사용하여 열화학기상증착법으로 탄소나노튜브를 합성시키는 합성 방법을 제시하였다. The present invention relates to a low temperature mass synthesis method of carbon nanotubes in which carbon nanotubes are directly synthesized in large quantities at low temperature on a metal substrate without the aid of a buffer layer.
In the present invention, iii) surface oxidation of a metal substrate containing any one of nickel, chromium and iron or a plurality of transition metal elements in a heat treatment furnace; Ii) plasma pretreatment of the oxidized metal substrate in a plasma apparatus; And iii) synthesizing the carbon nanotubes by thermochemical vapor deposition using any one or a plurality of carbon source gases of acetylene gas, methane gas, propane gas and ethylene gas in a thermal chemical vapor deposition (CVD) apparatus. A synthetic method is presented.

Description

탄소 나노튜브의 저온 대량합성 방법{MANUFACTURING METHOD FOR CARBON NANOTUBE}Low Temperature Bulk Synthesis Method of Carbon Nanotubes {MANUFACTURING METHOD FOR CARBON NANOTUBE}

본 발명은 탄소나노튜브를 저온에서 대량합성하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속기판상에 탄소나노튜브를 저온 대량 합성 방법으로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for mass-synthesizing carbon nanotubes at low temperature, and more particularly, to a method for producing carbon nanotubes on a metal substrate by low-temperature mass synthesis.

탄소나노튜브는 우수한 물리적, 화학적 그리고 전기적 특성으로 인하여 다양한 분야에서 차세대 응용재료로써 각광을 받고 있다. Carbon nanotubes are attracting attention as next-generation materials in various fields because of their excellent physical, chemical and electrical properties.

탄소나노튜브를 합성하기 위한 방법은 다양한 방법이 있다. 그 중 하나가 열화학기상증착법(CVD)으로 이 방법은 대면적으로 균일한 미세구조를 갖는 탄소나노튜브를 합성시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. There are various methods for synthesizing carbon nanotubes. One of them is thermochemical vapor deposition (CVD), which has the advantage of synthesizing carbon nanotubes having a large uniform microstructure.

이러한 CVD방법으로 탄소나노튜브를 합성하기 위해서는 전이금속의 촉매가 필요하며, 탄소를 함유한 원료가스를 분해하기 위해서는 고온의 공정이 필연적으로 요구된다. In order to synthesize carbon nanotubes by the CVD method, a catalyst of a transition metal is required, and a high temperature process is inevitably required to decompose a raw material gas containing carbon.

또한 고온으로 열처리된 촉매금속은 나노 입자화되어 탄소나노튜브의 핵이 생성하고 성장하기 위한 장소로서의 역할을 한다. 이렇듯 탄소나노튜브 합성을 위한 CVD 공정은 촉매의 나노입자화 및 원료가스의 효율적 분해를 위하여 고온에서 이루어져야 하며, 현재 일반적으로 700℃ ~ 900℃ 부근에서 합성이 이루어지고 있다. In addition, the catalytic metal heat-treated at a high temperature is nano-particles to serve as a place for the nucleus of carbon nanotubes to generate and grow. As such, the CVD process for synthesizing carbon nanotubes should be performed at high temperature for nanoparticles of catalyst and efficient decomposition of source gas, and is generally synthesized at around 700 ° C to 900 ° C.

한편, 나노전자소자 및 전계방출표시소자(FED)의 기판으로 주로 사용되는 유리 기판은 변형온도가 650℃ 정도이며, 현재 소자의 전기배선으로 주로 이용되는 알루미늄의 용융점이 700℃ 정도라고 알려져 있기 때문에, 상기분야에 탄소나노튜브를 직접 합성시키고 응용하기 위해서는 저온 공정이 필수적으로 요구된다. On the other hand, glass substrates, which are mainly used as substrates for nanoelectronic devices and field emission display devices (FEDs), have a deformation temperature of about 650 ° C., and are known to have a melting point of about 700 ° C. for aluminum, which is currently used for electric wiring of devices. In order to directly synthesize and apply carbon nanotubes in the field, a low temperature process is essential.

지금까지 탄소나노튜브의 저온합성을 위해서는 플라즈마 화학기상증착법(PECVD)이 주로 이용되어 왔다. 그러나 이러한 플라즈마 공정은 공정 중에 이온조사에 의하여 탄소나노튜브의 구조가 손상되고, 플라즈마 공정의 대면적화에 어려움이 있으며, 또한 이에 따른 생산량이 제한되는 등의 문제점이 있다. Until now, plasma chemical vapor deposition (PECVD) has been mainly used for low temperature synthesis of carbon nanotubes. However, such a plasma process has a problem that the structure of the carbon nanotubes is damaged by ion irradiation during the process, there is a difficulty in the large area of the plasma process, and the production is limited accordingly.

한편, 실리콘 웨이퍼 등의 합성기판 위에 탄소나노튜브를 합성하는 경우 촉매금속과 기판재료 사이의 합금화를 방지하기 위하여 일반적으로 실리콘 산화막 및 알루미늄 산화막등의 완층층을 증착하여 이용한다. On the other hand, when synthesizing carbon nanotubes on a synthetic substrate such as a silicon wafer, in order to prevent alloying between the catalyst metal and the substrate material, a complete layer such as a silicon oxide film and an aluminum oxide film is generally deposited.

그러나 이러한 방법은 전계방출소자(FED)와 같은 탄소나노튜브의 높은 전도성이 요구되는 분야에 있어서는 특성이 저하되는 이유로 작용한다. However, this method works because the characteristics are deteriorated in the field where high conductivity of carbon nanotubes such as a field emission device (FED) is required.

본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명은 탄소나노튜브를 완충층의 도움 없이 금속기판 위에 저온으로 직접 대량합성시키는 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above-described problems, the present invention is to provide a production method for mass-synthesizing carbon nanotubes directly on a metal substrate at low temperature without the aid of a buffer layer.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브의 저온 대량합성방법은 ⅰ) 니켈, 크롬 및 철 중의 어느 하나 또는 복수의 전이금속원소를 함유한 금속기판을 열처리로에서 표면 산화시키는 단계; ⅱ) 상기 산화 처리한 금속기판을 플라즈마 장치에서 플라즈마 전처리하는 단계; 및 ⅲ) 상기 플라즈마 전처리한 금속기판을 열화학기상증착(CVD)장치에서 아세틸렌 가스, 메탄 가스, 프로판 가스 및 에틸렌 가스 중 어느 하나 또는 복수의 탄소 소스 가스를 사용하여 열화학기상증착법으로 탄소나노튜브를 합성시키는 합성 방법을 제공한다. The low-temperature mass synthesis method of carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention includes the steps of: i) surface oxidation of a metal substrate containing any one of nickel, chromium and iron or a plurality of transition metal elements in a heat treatment furnace; Ii) plasma pretreatment of the oxidized metal substrate in a plasma apparatus; And iii) synthesizing the carbon nanotubes by thermochemical vapor deposition using any one or a plurality of carbon source gases of acetylene gas, methane gas, propane gas and ethylene gas in a thermal chemical vapor deposition (CVD) apparatus. It provides a synthetic method to make.

이러한 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 저온합성방법은 금속기판으로 인코넬(Inconel 600) 또는 스테인리스강 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. In the low temperature synthesis method of carbon nanotubes according to the present invention, it is preferable to use either Inconel 600 or stainless steel as the metal substrate.

그리고 본 발명에 따른 탄소나노튜브의 저온합성방법에서 ⅰ) 금속기판의 표면 산화 처리 단계는 공기 분위기 하에서 500℃ ~ 750 ℃로 가열한 다음 5분 ~ 30분간 유지하여 산화 처리하는 것이 바람직하다.In the low temperature synthesis method of carbon nanotubes according to the present invention, i) the surface oxidation treatment step of the metal substrate is preferably heated to 500 ° C. to 750 ° C. under an air atmosphere and then maintained for 5 minutes to 30 minutes for oxidation treatment.

또한 탄소나노튜브의 저온합성방법에서 ⅱ) 금속기판의 플라즈마 전처리 단계는 불활성 가스 분위기 하에서 반응챔버의 내부가 온도가 500℃ ~ 600℃로 되도록 승온시키고 이를 5 ~ 20분간 유지한 다음 플라즈마 장치의 전원을 공급하여 플라즈마를 발생시키며 이러한 플라즈마가 발생하는 조건을 20 ~ 60분간 유지시키는 것이 바람직하다. In addition, in the low temperature synthesis method of carbon nanotubes, the plasma pretreatment step of ii) the metal substrate may be performed in an inert gas atmosphere to raise the temperature of the reaction chamber to 500 ° C. to 600 ° C. and to maintain the temperature for 5 to 20 minutes. It is preferable to supply a plasma to generate a plasma and to maintain the conditions for generating such plasma for 20 to 60 minutes.

이러한 플라즈마 전처리 단계에서 사용하는 불활성 가스는 아르곤 가스를 사용하는 것이 바람직하다.As the inert gas used in this plasma pretreatment step, argon gas is preferably used.

그리고 플라즈마 전처리 단계에서 반응챔버의 진공도는 0.1토르(Torr) ∼ 30 토르(Torr)인 것이 바람직하다. In the plasma pretreatment step, the vacuum degree of the reaction chamber is preferably 0.1 Torr to 30 Torr.

또한 본 발명의 탄소나노튜브의 저온합성방법에서 ⅲ) 열화학기상증착은 상기 열화학기상증착장치의 반응챔버내에 불활성 가스와 수소 가스를 혼합한 가스를 공급하고, 상기 열화학기상증착장치에 전원을 공급하여 상기 금속기판의 온도가 350℃ ~ 750℃ 에 도달한 후 5분 ~ 30분 동안 유지한 다음, 상기 탄소 소스 가스를 상기 반응챔버내에 공급하여 탄소나노튜브를 합성시키는 것이 바람직하다.In the low temperature synthesis method of the carbon nanotubes of the present invention, iii) thermochemical vapor deposition supplies a gas mixed with an inert gas and hydrogen gas into the reaction chamber of the thermochemical vapor deposition apparatus, and supplies power to the thermochemical vapor deposition apparatus. After the temperature of the metal substrate reaches 350 ℃ ~ 750 ℃ it is preferably maintained for 5 minutes to 30 minutes, and then supplying the carbon source gas into the reaction chamber to synthesize the carbon nanotubes.

여기서 상기 열화학기상증착은 상기 탄소 소스 가스를 공급한 다음 상기 금속기판의 온도를 20분 ~ 60분간 유지하면서 상기 탄소나노튜브를 합성시키는 것이 바람직하다.In the thermochemical vapor deposition, the carbon nanotubes may be synthesized while supplying the carbon source gas and maintaining the temperature of the metal substrate for 20 to 60 minutes.

그리고 상기 열화학기상증착은 상기 금속기판의 온도가 450℃ 이하인 상태에서 상기 탄소나노튜브를 합성하는 것이 바람직하다. In the thermochemical vapor deposition, it is preferable to synthesize the carbon nanotubes in a state where the temperature of the metal substrate is 450 ° C. or less.

본 발명의 실시예들에 따르면, 금속기판을 산화열처리와 플라즈마 처리를 혼합한 전처리 공정후에 열화학기상증착법을 통하여 탄소나노튜브를 합성할 경우 저온에서도 탄소나노튜브를 합성시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.According to the embodiments of the present invention, when synthesizing carbon nanotubes through a thermochemical vapor deposition method after a pretreatment process in which a metal substrate is mixed with an oxidative heat treatment and a plasma treatment, there is a technical effect of synthesizing the carbon nanotubes even at a low temperature.

또한 이와 같은 전처리 후의 열화학기상증착법에 의하여 탄소나노뉴브를 합성할 경우 탄소나노튜브의 합성수율을 대폭 향상시킬 수 있다. In addition, when synthesizing carbon nanonueves by the thermal chemical vapor deposition method after such a pretreatment can significantly improve the synthesis yield of carbon nanotubes.

그리고 이와 같은 전처리 후의 열화학기상증착법으로 탄소나노튜브를 합성할 경우 촉매금속을 함유한 금속들을 적용함으로써, 별도의 금속촉매를 증착하는 공정 없이도 양호한 물성을 갖는 탄소나노튜브를 합성할 수 있다.In the case of synthesizing carbon nanotubes by the thermal chemical vapor deposition method after such pretreatment, carbon nanotubes having good physical properties can be synthesized by applying metals containing catalyst metals without the process of depositing a separate metal catalyst.

또한 이와 같은 전처리 후의 열화학기상증착법으로 탄소나노튜브를 합성할 경우 사용할 금속기판은 별도의 촉매증착 공정없이도 재사용이 가능함으로 인하여 대량생산이 가능하여 경제성 측면에서 효과가 우수하다. In addition, when synthesizing carbon nanotubes by the thermal chemical vapor deposition method after such a pretreatment, the metal substrate to be used can be reused without a separate catalyst deposition process, so that mass production is possible, and thus it is excellent in terms of economic efficiency.

그리고 이와 같은 전처리 후의 열화학기상증착법으로 탄소나노튜브를 합성할 경우 기판상에 산화막 완충층을 증착하지 않기 때문에 성장된 탄소나노튜브와 금속기판간의 계면은 전기 전도성 및 기계적 접착강도가 향상되는 기술적 효과가 있다. When the carbon nanotubes are synthesized by the thermal chemical vapor deposition after the pretreatment, the oxide buffer layer is not deposited on the substrate. Therefore, the interface between the grown carbon nanotubes and the metal substrate has a technical effect of improving electrical conductivity and mechanical adhesive strength. .

또한 플라즈마 전처리 공정에서 플라즈마 인가전압을 제어할 경우 탄소나노튜브 수율을 제어할 수 있는 기술적 효과가 있다. In addition, when controlling the plasma applied voltage in the plasma pretreatment process, there is a technical effect that can control the carbon nanotube yield.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산화 전처리 공정을 위한 열처리로의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 전처리 공정을 위한 플라즈마 처리 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전처리 후 열화학기상증착법으로 금속기판상에 탄소나노튜브를 합성시키는 공정도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 합성한 탄소나노튜브에 대하여 각 열화학기상증착시킨 온도에 따라 변화된 탄소나노튜브의 높이를 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따라 합성한 탄소나노튜브의 실물사진으로 좌측은 비교예에 따라 합성된 것이고 우측은 실시예에 따라 합성된 탄소나노튜브의 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 합성된 탄소나노튜브에 대한 라만 스펙트럼 분석결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예의 하나인 375℃에서 합성된 탄소나노튜브에 대한 주사전자현미경 사진이다.1 is a schematic diagram of a heat treatment furnace for an oxidation pretreatment process according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus for a plasma pretreatment process according to an embodiment of the present invention.
3 is a process diagram for synthesizing carbon nanotubes on a metal substrate by thermochemical vapor deposition after pretreatment according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph measuring the height of the carbon nanotubes changed according to the temperature of each thermal chemical vapor deposition for the carbon nanotubes synthesized according to the Examples and Comparative Examples of the present invention.
5 is a real picture of the carbon nanotubes synthesized according to the Examples and Comparative Examples of the present invention.
Figure 6 is a graph showing the Raman spectrum analysis results for the carbon nanotubes synthesized according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a scanning electron micrograph of a carbon nanotube synthesized at 375 ° C. according to one embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 실시예는 탄소나노튜브를 열화학기상증착법으로 합성하는 방법에 대하여 관한것이다.An embodiment of the present invention relates to a method for synthesizing carbon nanotubes by thermochemical vapor deposition.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노튜브 합성은 먼저 금속기판을 산화 전처리하고 그 다음 플라즈마 전처리한 다음 계속해서 열화학기상증착법(CVD)으로 탄소나노튜브를 합성한다. Carbon nanotube synthesis according to an embodiment of the present invention is first oxidized pretreatment of the metal substrate and then plasma pretreatment, followed by synthesis of carbon nanotubes by thermochemical vapor deposition (CVD).

이를 위해 먼저 금속기판을 산화 전처리하는 공정을 설명한다.To this end, first, a process of oxidizing and pretreating a metal substrate will be described.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산화 전처리 공정을 위한 열처리로의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a heat treatment furnace for an oxidation pretreatment process according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 금속기판의 산화 전처리 공정은 열처리로에서 이루어 진다. 도 1을 참고하면, 이러한 열처리로는 저항식 열처리로(30) 내부에 반응관(10)이 관통하는 상태로 배치되고, 이러한 반응관은 석영과 같은 열적으로 안정한 튜브가 바람직하다. 반응관(10)의 한 쪽 끝단은 밀봉되어 가스 유입을 위한 입구가 형성되고 입구와 반응관(10) 사이에는 유량계(31)가 설치되어 반응관(10)내로 공급되는 가스를 제어한다. 그리고 반응관(10)의 다른 쪽 끝단에는 진공펌프(33)가 배치되어 반응관(10)의 다른 쪽을 밀봉하고 이 진공범프(33)를 이용하여 반응관(10)내의 진공도를 제어하며 진공범프(33)의 외부를 통해 열처리 가스를 배출한다.The oxidation pretreatment process of the metal substrate according to the present embodiment is performed in a heat treatment furnace. Referring to FIG. 1, the heat treatment furnace is disposed in a state where the reaction tube 10 penetrates into the resistance heat treatment furnace 30, and the reaction tube is preferably a thermally stable tube such as quartz. One end of the reaction tube 10 is sealed to form an inlet for gas inflow, and a flow meter 31 is installed between the inlet and the reaction tube 10 to control the gas supplied into the reaction tube 10. A vacuum pump 33 is disposed at the other end of the reaction tube 10 to seal the other side of the reaction tube 10 and to control the degree of vacuum in the reaction tube 10 by using the vacuum bump 33. The heat treatment gas is discharged through the outside of the bump 33.

이러한 반응관(10) 내에는 기판 지지대(20)가 배치되고 이러한 기판 지지대(20) 상부에 금속기판(21)이 배치된다. The substrate support 20 is disposed in the reaction tube 10, and the metal substrate 21 is disposed on the substrate support 20.

본 실시예에서 사용한 금속기판(21)은 니켈이나 크롬 또는 철등의 전이금속 촉매를 함유한 판상의 금속이 사용될수 있으며, 바람직하게는 인코넬(Inconel 600) 이나 스테인리스강(316L)을 사용한다. 여기서 인코넬 이나 스테인리스강을 기판으로 사용할 경우 강에 함유된 니켈이나 크롬 또는 철등의 전이금속이 탄소나노튜브를 성장시키기 위한 촉매로 작용하므로 본 실시예에서는 별도의 촉매 증착공정이 필요하지 아니하다. As the metal substrate 21 used in the present embodiment, a plate-like metal containing a transition metal catalyst such as nickel, chromium or iron may be used. Preferably, Inconel 600 or stainless steel 316L is used. Here, when Inconel or stainless steel is used as a substrate, a transition metal such as nickel, chromium, or iron in the steel acts as a catalyst for growing carbon nanotubes, so a separate catalyst deposition process is not necessary in this embodiment.

이러한 금속기판은 산화 전처리 전에 통상적인 표면 처리를 실시할 수 있다. 즉 표면을 연마하거나, 금속기판을 초음파 세척하고 아세톤이나 메탄올 등으로 순차적으로 또는 개별적으로 세척한 다음 건조하여 사용할 수 있다. Such metal substrates can be subjected to conventional surface treatments prior to oxidation pretreatment. That is, the surface may be polished, or the metal substrate may be ultrasonically cleaned, washed sequentially or separately with acetone or methanol, and then dried.

이상 설명한 열처리로를 이용하여 금속기판을 산화 열처리하며, 산화 열처리는 먼저 반응관(10)내에 기판지지대(20)를 장입하고 기판지지대(20) 상부에 금속기판(21)을 배치한다. 이러한 상태에서 열처리로(30)를 가열하면서 진공범프(33)를 가동하고 유량계(31)를 제어하여 공기를 반응관(10)내로 주입한다. 열처리로(30)를 500℃ ~ 750℃로 가열한 다음 이 온도구간에서 5분 ~ 30분간 유지하면서 금속 기판을 산화 시킨다.The metal substrate is oxidized and heat-treated using the heat treatment furnace described above. In the oxidative heat treatment, the substrate support 20 is first charged into the reaction tube 10 and the metal substrate 21 is disposed on the substrate support 20. In this state, the vacuum bump 33 is operated while the heat treatment furnace 30 is heated, and the flow meter 31 is controlled to inject air into the reaction tube 10. The heat treatment furnace 30 is heated to 500 ° C. to 750 ° C., and the metal substrate is oxidized while maintaining this temperature section for 5 to 30 minutes.

다음은 산화 전처리된 금속기판을 플라즈마 전처리하는 공정을 설명한다.The following describes a process of plasma pretreatment of an oxide pretreated metal substrate.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 전처리 공정을 위한 플라즈마 처리 장치의 개략도이다.2 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus for a plasma pretreatment process according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 금속기판의 플라즈마 전처리 공정은 플라즈마 장치에서 이루어진다. 도 2를 참고하면, 이러한 플라즈마 장치는 반응 챔버(40)의 측벽 일부에 분위기 가스를 반응 챔버(40) 내로 공급하기 위한 가스 주입부(41)가 배치되어 있으며, 주입부(41) 측에는 반응 가스를 제어하기 위한 유량계(미도시)가 설치된다. 아울러 반응챔버(40)의 다른 측벽 일부에는 반응챔버(40)에서 반응한 분위기 가스를 배출하기 위한 가스 배기부(43)가 배치되어 있으며, 이 배기부(43)에는 진공범프(45)가 연결되어 반응챔버(40)내의 진공도를 제어한다.Plasma pretreatment of the metal substrate according to the present embodiment is performed in a plasma apparatus. Referring to FIG. 2, in the plasma apparatus, a gas injection unit 41 for supplying an atmosphere gas into the reaction chamber 40 is disposed on a part of a side wall of the reaction chamber 40, and a reaction gas is disposed on the injection unit 41 side. Flow meter (not shown) for controlling the is installed. In addition, a gas exhaust part 43 for discharging the atmosphere gas reacted in the reaction chamber 40 is disposed on a part of the other side wall of the reaction chamber 40, and a vacuum bump 45 is connected to the exhaust part 43. To control the degree of vacuum in the reaction chamber 40.

이러한 반응챔버(40)의 상부에는 상부 전극(50)이 설치되어 있으며, 하부에는 하부 전극(51)이 설치되어 있다. 하부 전극(51)은 기판 지지대로도 사용되며 하부 전극(51)의 상부에는 산화 전처리된 금속기판(21)이 배치된다. 그리고 하부 전극(51)의 하부에는 필요에 따라 하부전극을 가열할 수 있는 저항 발열체(53)가 배치될 수 있다. 이러한 저항 발열체(53)는 코일의 형태로 구성될 수 있다.The upper electrode 50 is provided above the reaction chamber 40, and the lower electrode 51 is provided below. The lower electrode 51 is also used as a substrate support, and an oxide pretreated metal substrate 21 is disposed on the lower electrode 51. In addition, a resistance heating element 53 capable of heating the lower electrode may be disposed below the lower electrode 51. The resistance heating element 53 may be configured in the form of a coil.

이러한 반응챔버(40)에는 직류전원 또는 RF전원을 인가할 수 있다. DC reaction power or RF power may be applied to the reaction chamber 40.

직류전원을 인가하는 경우, 상부전극(50)은 접지전극이 되며, 하부전극(51)에 직류전압을 인가하여 상부전극(50)과 하부전극(510) 사이에 플라즈마를 형성하게 된다.When the DC power is applied, the upper electrode 50 becomes a ground electrode, and a plasma is formed between the upper electrode 50 and the lower electrode 510 by applying a DC voltage to the lower electrode 51.

또한, RF전원을 인가하는 경우, 상부 전극(50)에 RF전원으로부터 고주파전압을 인가하여 상부 전극(50)과 하부전극(51) 사이의 공간에 플라즈마를 형성한다.In addition, when the RF power is applied, a high frequency voltage is applied to the upper electrode 50 from the RF power to form a plasma in the space between the upper electrode 50 and the lower electrode 51.

이상 설명한 플라즈마 장치를 이용하여 산화 전처리된 금속기판을 플라즈마전처리한다.The plasma substrate is subjected to plasma pretreatment using the plasma apparatus described above.

플라즈마 전처리는 먼저 반응챔버(40)내의 하부 전극(51) 상부에 산화 전처리된 금속기판(21)을 배치한다. 이러한 상태에서 진공범프(45)를 가동하여 반응챔버(40)내의 진공도를 제어한다. 아울러 가스 주입부(41)의 유량계를 제어하여 반응챔버(40)내로 반응가스를 공급한다. 이 때 공급하는 반응가스는 불활성 가스가 바람직하며 더욱 바람직하게는 아르곤(Ar) 가스를 공급한다. Plasma pretreatment first arranges the metal substrate 21 subjected to oxidation pretreatment on the lower electrode 51 in the reaction chamber 40. In this state, the vacuum bump 45 is operated to control the degree of vacuum in the reaction chamber 40. In addition, the flow meter of the gas injection unit 41 is controlled to supply the reaction gas into the reaction chamber 40. At this time, the reactive gas to be supplied is preferably an inert gas, more preferably argon (Ar) gas.

이러한 상태에서 플라즈마 전원을 작동시켜 기판에 전압을 공급하면 분위기 가스로부터 플라즈마가 발생한다. 이때의 반응챔버의 조건은 먼저 반응 챔버(40) 내부가 온도가 500 ~ 600℃로 되도록 승온시키고 이를 5분 ~ 20분간 유지한 다음 전원을 공급하여 플라즈마를 발생시키고 이러한 플라즈마가 발생하는 조건을 20분 ~ 60분간 유지시킨다. 이 때 진공챔버(40)의 진공도는 0.1토르(Torr) ∼ 30토르(Torr)로 유지하는 것이 바람직하다. 플라즈마 처리가 끝난 다음 전원을 오프하여 반응챔버(40)내를 냉각시킨다.In this state, when the plasma power supply is operated to supply a voltage to the substrate, plasma is generated from the atmospheric gas. At this time, the conditions of the reaction chamber are first raised to a temperature of 500 ~ 600 ℃ inside the reaction chamber 40 and maintained for 5 to 20 minutes, then supplying power to generate a plasma and 20 Hold for minutes to 60 minutes. At this time, the vacuum degree of the vacuum chamber 40 is preferably maintained at 0.1 Torr to 30 Torr. After the plasma treatment is completed, the power is turned off to cool the reaction chamber 40.

다음은 플라즈마 처리된 금속기판을 열화학기상증착(CVD)장치에서 탄소나노튜브를 합성 성장시키는 공정을 설명한다.The following describes a process of synthesizing carbon nanotubes on a plasma-treated metal substrate in a thermochemical vapor deposition (CVD) apparatus.

본 발명의 실시예에서 사용한 열화학기상증착(CVD)장치는 통상적으로 사용하는 열화학기상증착장치와 동일하므로 이 장치에 관한 설명은 생략한다.The thermochemical vapor deposition (CVD) apparatus used in the embodiment of the present invention is the same as the thermochemical vapor deposition apparatus commonly used, so the description of this apparatus is omitted.

본 발명의 실시예에 따른 열화학기상증착은 먼저 플라즈마 처리된 금속기판을 열화학기상증착 장치내에 장입한 다음 열화학기상증착 공정을 진행한다.In the thermochemical vapor deposition according to the embodiment of the present invention, a plasma-treated metal substrate is first charged into a thermochemical vapor deposition apparatus, and then a thermochemical vapor deposition process is performed.

본 발명의 실시예에서 탄소나노튜브를 합성하기 위하여 사용한 탄소 소스 가스로는 아세틸렌 가스, 메탄 가스, 프로판 가스 또는 에틸렌 가스 등을 사용할 수 있으며 이러한 탄소 소스 가스에 불활성 가스나 수소 가스를 혼합하여 사용할 수 있다.As the carbon source gas used for synthesizing the carbon nanotubes in the embodiment of the present invention, acetylene gas, methane gas, propane gas or ethylene gas may be used, and an inert gas or hydrogen gas may be mixed with the carbon source gas. .

본 발명의 경우, 증착장치의 승온 및 유지(홀딩)시 가스의 혼합비율은 Ar:H2=900:100 sccm, 탄소나노튜브의 합성시 증착장치내 가스들의 혼합비율은 Ar:H2:C2H2= 500:500:50 sccm 인 것이 바람직하다.In the case of the present invention, the mixing ratio of the gas at the temperature raising and holding (holding) of the deposition apparatus is Ar: H 2 = 900: 100 sccm, the mixing ratio of the gases in the deposition apparatus when synthesizing carbon nanotubes is Ar: H 2 : C It is preferred that 2 H 2 = 500: 500: 50 sccm.

열화학기상증착은 먼저 증착장치에 분위기 가스로 불활성 가스와 수소 가스를 혼합한 가스를 공급하고 이와 같이 분위기 가스가 공급된 상태에서 증착장치에 열원을 작동시켜 서서히 온도를 상승시킨다. 그 다음 플라즈마 처리된 금속 기판의 온도가 350℃ ~ 750℃ 에 도달하면 약 5분 ~ 30분 동안 유지한다.Thermochemical vapor deposition first supplies a gas in which an inert gas and hydrogen gas are mixed as an atmosphere gas to the deposition apparatus, and gradually increases the temperature by operating a heat source to the deposition apparatus while the atmosphere gas is supplied. Then, when the temperature of the plasma-treated metal substrate reaches 350 ℃ ~ 750 ℃ it is maintained for about 5 to 30 minutes.

그 다음 탄소 소스 가스를 증착장치내에 공급하여 탄소나노튜브를 합성시킨다. 이 때 탄소 소스 가스가 공급되는 동안 증착장치내의 온도는 계속 유지되고 그 유지 시간은 20분 ~ 60분이 바람직하다.Next, a carbon source gas is supplied into the deposition apparatus to synthesize carbon nanotubes. At this time, the temperature in the deposition apparatus is maintained while the carbon source gas is supplied, and the holding time is preferably 20 minutes to 60 minutes.

이때 열화학기상증착은 상기 금속기판의 온도가 450℃ 이하인 상태에서 탄소나노튜브를 합성하는 것이 바람직하다.
In this case, the thermal chemical vapor deposition is preferably synthesized carbon nanotubes in the state that the temperature of the metal substrate is 450 ℃ or less.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

<실시예><Examples>

탄소나노튜브를 합성시킬 기판은 인코넬 600을 사용하였다. 박판 상태의 인코넬 600은 연마지로 표면을 연마한 후에 초음파 세척조에 넣어 아세톤으로 10분간 세척한 후에 다시 메탄올로 10분간 세척하였다.Inconel 600 was used as a substrate to synthesize carbon nanotubes. The Inconel 600 in the state of lamination was polished with abrasive paper and then put in an ultrasonic cleaning bath and washed with acetone for 10 minutes, and then washed with methanol for 10 minutes.

그 후 건조기에 장입하여 기판을 건조시켰다.It was then charged into a dryer to dry the substrate.

상기 인코넬 600의 시편크기는 3 cm×3cm×0.8 cm 이었다.The specimen size of Inconel 600 was 3 cm x 3 cm x 0.8 cm.

이와 같이 준비된 금속기판을 도1의 열처리로에 설명한 반응관(10) 내의 기판지지대(20) 상부에 배치하였다. 이러한 상태에서 열처리로(30)를 가열하면서 진공범프(33)를 가동하고 유량계(31)를 제어하여 공기를 반응관(10)내로 주입하였다. The metal substrate thus prepared was disposed above the substrate support 20 in the reaction tube 10 described in the heat treatment furnace of FIG. In this state, the vacuum bump 33 was operated while the heat treatment furnace 30 was heated, and the flow meter 31 was controlled to inject air into the reaction tube 10.

이때 반응관 내의 금속기판(21)이 725 ℃가 되도록 가열한 다음 이 온도구간에서 10분 간 유지하면서 금속 기판을 산화시켰다. At this time, the metal substrate 21 in the reaction tube was heated to 725 ° C., and then the metal substrate was oxidized while being kept at this temperature section for 10 minutes.

그 다음 이와 같이 산화 처리된 금속기판을 플라즈마 장치의 반응챔버(40)에 장입하여 플라즈마전처리하였다.Then, the oxidized metal substrate was charged into the reaction chamber 40 of the plasma apparatus and subjected to plasma pretreatment.

플라즈마 전처리는 먼저 진공범프(45)를 가동하여 반응챔버(40)내의 진공도를 0.5 torr로 제어하였다. 아울러 가스 주입부(41)의 유량계를 제어하여 반응챔버(40)내로 아르곤(Ar) 가스를 공급하였다. 이때의 반응챔버의 조건은 먼저 반응 챔버(40) 내부가 온도가 525 ℃로 되도록 승온시키고 이를 10분간 유지한 다음 기판에 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시키고 이러한 플라즈마가 발생하는 조건을 30분간 유지시켰다. In the plasma pretreatment, the vacuum bump 45 was first operated to control the degree of vacuum in the reaction chamber 40 to 0.5 torr. In addition, argon (Ar) gas was supplied into the reaction chamber 40 by controlling the flow meter of the gas injection part 41. At this time, the conditions of the reaction chamber were first raised to a temperature of 525 ° C. in the reaction chamber 40 and maintained for 10 minutes. Then, a voltage was applied to the substrate to generate plasma, and the conditions for generating such plasma were maintained for 30 minutes. .

그 다음 냉각된 플라즈마 처리된 금속기판을 열화학기상증착(CVD)장치에 장입시키고 온도 조건을 다양하게 변화시키면서 탄소나노튜블 성장시켰다. The cooled plasma treated metal substrate was then loaded into a CVD apparatus and grown with carbon nanotubes with varying temperature conditions.

열화학기상증착은 먼저 증착장치에 분위기 가스로 아르곤 가스와 수소 가스를 혼합한 가스를 공급하고 이와 같이 분위기 가스가 공급된 상태에서 증착장치에 열원을 작동시켜 서서히 온도를 상승시켰다.Thermochemical vapor deposition was first supplied to the vapor deposition apparatus gas mixture of argon gas and hydrogen gas as the atmosphere gas, and the temperature was gradually raised by operating the heat source to the vapor deposition apparatus while the atmosphere gas is supplied.

이 경우, 아르곤 가스와 수소 가스의 혼합비율은 Ar:H2=900:100 sccm 이었다.In this case, the mixing ratio of argon gas and hydrogen gas was Ar: H 2 = 900: 100 sccm.

그 다음 플라즈마 처리된 금속 기판의 온도가 375℃ ~ 725℃ 에 도달하면 약 10분간 유지하였다. 여기서 금속기판의 온도를 375 ℃, 400℃, 425℃, 475℃, 525℃, 625℃, 725℃로 각각 다르게 설정하여 각기 다른 온도조건에서 탄소나노튜브를 성장시켰다.Then, when the temperature of the plasma-treated metal substrate reached 375 ℃ ~ 725 ℃ was maintained for about 10 minutes. Herein, carbon nanotubes were grown under different temperature conditions by setting the temperature of the metal substrate to 375 ° C., 400 ° C., 425 ° C., 475 ° C., 525 ° C., 625 ° C., and 725 ° C., respectively.

이와 같이 금속기판이 가열된 상태에서 탄소 소스 가스로서 아세틸렌(Acethylene : C2H2)가스를 증착장치내로 공급하여 탄소나노튜브를 합성시킨다. 이 때 아세틸렌 가스가 공급되는 동안 증착장치내의 온도는 계속 유지되고 그 유지 시간은 30분이였다. As described above, carbon nanotubes are synthesized by supplying acetylene (Acethylene: C 2 H 2 ) gas as a carbon source gas into the deposition apparatus while the metal substrate is heated. At this time, the temperature in the vapor deposition apparatus was maintained while the acetylene gas was supplied, and the holding time was 30 minutes.

탄소나노튜브 합성시, 증착장치내 아르곤 가스, 수소 가스 및 아세틸렌 가스의 비율은 Ar:H2:C2H2= 500:500:50 sccm 이었다.In synthesizing carbon nanotubes, the ratio of argon gas, hydrogen gas and acetylene gas in the deposition apparatus was Ar: H 2 : C 2 H 2 = 500: 500: 50 sccm.

이상 설명한 금속기판의 탄소나노튜브를 전처리 후 열화학기상증착법으로 합성시키는 공정도를 도3에 나타내었다. 3 shows a process diagram for synthesizing the carbon nanotubes of the metal substrate described above by thermochemical vapor deposition.

<비교예> <Comparative Example>

비교예에서는 앞서 설명한 실시예에서 사용한 동일한 금속기판을 사용하여 산화 전처리와 플라즈마 전처리를 행하지 아니하고, 열화학기상증착만을 실시하였다. 비교예에서 열화학기상증착을 실시한 조건은 실시예와 동일하다.
In the comparative example, only the thermochemical vapor deposition was performed without performing the oxidation pretreatment and the plasma pretreatment using the same metal substrate used in the above-described embodiment. The thermochemical vapor deposition conditions in the comparative example are the same as in the examples.

이상 설명한 실시예와 비교예에 따라 합성한 탄소나노튜브에 대하여 각 열화학기상증착시킨 온도에 따라 변화된 탄소나노튜브의 높이를 측정하였다.The carbon nanotubes synthesized according to the above-described examples and comparative examples were measured for the carbon nanotubes changed according to the temperature of each thermochemical vapor deposition.

이와 같이 측정된 탄소나노튜브의 성장 결과를 도4에 나타내었다.The growth results of the carbon nanotubes thus measured are shown in FIG. 4.

도4을 참조하면 본 발명의 실시예에 따라 합성된 탄소나노튜브의 높이는 375℃에서 성장시킨 탄소나노튜브의 높이가 온도가 증가함에 따라 점점 높이 성장하여 525℃의 조건에서 성장시킨 탄소나노튜브의 높이가 가장 높고 그 다음 서서히 감소하여 725℃에서도 탄소나노튜브가 성장되었음을 알 수 있다.Referring to Figure 4 the height of the carbon nanotubes synthesized according to an embodiment of the present invention is the height of the carbon nanotubes grown at 375 ℃ grows with increasing temperature as the temperature increases the carbon nanotubes grown under the conditions of 525 ℃ The height is highest and then gradually decreases, indicating that carbon nanotubes are grown even at 725 ° C.

그러나 이에 반하여 비교예에서와 같이 금속기판에 산화 전처리와 플라즈마 전처리를 행하지 아니한 경우에는 탄소나노튜브가 거의 성장하지 않았다는 것을 알 수 있었다.On the other hand, it was found that carbon nanotubes hardly grew when the metal substrate was not subjected to oxidation pretreatment and plasma pretreatment as in the comparative example.

도4는 이와 같은 실험 결과를 그대로 나타내고 있으며, 본 발명의 실시예에 따를 경우 별도의 금속촉매를 증착시키는 공정을 실시하지 않고도 탄소나노튜브를 합성할 수 있었고, 합성된 탄소나노튜브의 높이도 매우 높았으며, 그 합성수율도 대폭 향상되었다는 것을 확인할 수 있었다. 또한 합성온도가 낮는 375℃에서도 탄소나노튜브가 합성되어 본 실시예와 같이 산화와 플라즈마 전처리를 행할 경우 저온에서도 탄소나노튜브를 합성할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.Figure 4 shows the results of the experiment as it is, according to the embodiment of the present invention was able to synthesize carbon nanotubes without performing a process of depositing a separate metal catalyst, the height of the synthesized carbon nanotubes is also very It was found that the synthesis yield was also significantly improved. In addition, it was confirmed that carbon nanotubes were synthesized even at a low synthesis temperature of 375 ° C., and thus, carbon nanotubes could be synthesized even at low temperature when the oxidation and plasma pretreatment were performed as in the present embodiment.

또한 본 실시예에 따라 합성된 탄소나노튜브는 금속기판상에 산화막과 같은 완충층을 사용하지 않기 때문에 합성된 탄소나노튜브와 금속기판 간의 계면에서의 전기 전도성과 기계적 접착강도가 양호하다는 것을 확인할 수 있었다.In addition, since the carbon nanotubes synthesized according to the present embodiment do not use a buffer layer such as an oxide film on the metal substrate, it was confirmed that the electrical conductivity and mechanical adhesive strength at the interface between the synthesized carbon nanotubes and the metal substrate were good.

도5에서는 비교예에 따라 합성한 탄소나노튜브를 좌측에 나타내었고, 실시예에 따라 합성된 탄소나노튜브의 실물 사진을 우측에 나타내고 있다. In FIG. 5, the carbon nanotubes synthesized according to the comparative example are shown on the left side, and a real picture of the carbon nanotubes synthesized according to the example is shown on the right side.

도5를 참고하면, 산화와 플라즈마 전처리를 행하지 않은 비교예의 경우 탄소나노튜브의 수율이 매우 낮은 반면, 산화와 플라즈마 전처리를 행한 실시예에서의 경우 탄소나노튜브의 수율이 매우 높다는 것을 육안으로도 확인 할 수 있었다.Referring to FIG. 5, the comparative example without oxidation and plasma pretreatment showed very low yield of carbon nanotubes, whereas the embodiment with oxidation and plasma pretreatment showed very high yield of carbon nanotubes. Could.

도5의 우측에 나타난 실시예에 따라 합성된 탄소나노튜브에 대하여 결정성을분석하기 위하여 라만 스펙트럼을 분석하였고 그 결과를 도6에 나타내었다.In order to analyze crystallinity of the carbon nanotubes synthesized according to the example shown on the right side of FIG. 5, Raman spectra were analyzed and the results are shown in FIG. 6.

도6을 참고하면, 실시예의 각 온도에 따라 합성된 탄소나노튜브의 경우 온도변화에 상관 없이 실시예의 온도범위 이내 (375℃, 400℃, 425℃, 475℃, 525℃, 625℃, 725℃)에서는 탄소나노튜브가 합성되었으며 합성된 탄소나노튜브는 모두 결정성이 양호하다는 것을 확인할 수 있었다. Referring to Figure 6, in the case of carbon nanotubes synthesized according to each temperature of the embodiment within the temperature range of the embodiment regardless of the temperature change (375 ℃, 400 ℃, 425 ℃, 475 ℃, 525 ℃, 625 ℃, 725 ℃ In the C), carbon nanotubes were synthesized, and all of the synthesized carbon nanotubes had good crystallinity.

도7에서는 실시예 중의 하나인 375℃에서 합성된 탄소나노튜브에 대한 주사전자현미경 사진을 나타내고 있다.7 shows a scanning electron micrograph of the carbon nanotubes synthesized at 375 ° C. which is one of the examples.

도7을 참고하면, 특히 375℃라는 낮은 온도에서도 탄소나노튜브가 잘 합성되었으며, 이와 같이 저온에서 합성한 탄소나노튜브도 양호한 결정성을 갖고 있다는 것을 확인할 수 있었다Referring to FIG. 7, carbon nanotubes were well synthesized even at a low temperature of 375 ° C., and thus, carbon nanotubes synthesized at low temperature had good crystallinity.

이상 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.As mentioned above, preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

10: 반응관 20: 기판지지대
21: 금속기판 30: 열처리로
31: 유량계 33: 진공펌프
40: 반응챔버 41: 가스 주입부
43: 가스 배기부 45: 진공펌프
50: 상부 전극 51: 하부 전극
53: 저항 발열체 10: reaction tube 20: substrate support
21: metal substrate 30: heat treatment furnace
31: flow meter 33: vacuum pump
40: reaction chamber 41: gas injection unit
43: gas exhaust 45: vacuum pump
50: upper electrode 51: lower electrode
53: resistance heating element

Claims (9)

니켈, 크롬 및 철 중의 어느 하나 또는 복수의 전이금속원소를 함유한 금속기판을 열처리로에서 표면 산화시키는 단계;
상기 산화 처리한 금속기판을 플라즈마 장치에서 플라즈마 전처리하는 단계; 및
상기 플라즈마 전처리한 금속기판을 열화학기상증착(CVD)장치에서 아세틸렌 가스, 메탄 가스, 프로판 가스 및 에틸렌 가스 중 어느 하나 또는 복수의 탄소 소스 가스를 사용하여 열화학기상증착법으로 탄소나노튜브를 합성시키는 단계를 포함하고,
상기 금속기판의 표면 산화 처리 단계는 공기 분위기 하에서 500℃ ~ 750℃로 가열한 다음 5분 ~ 30분간 유지하여 산화 처리하고,
상기 금속기판의 플라즈마 전처리 단계는 불활성 가스 분위기 하에서 반응챔버의 내부가 온도가 500℃ ~ 600℃로 되도록 승온시키고 이를 5 ~ 20분간 유지한 다음 플라즈마 장치의 전원을 공급하여 플라즈마를 발생시키고 이러한 플라즈마가 발생하는 조건을 20 ~ 60분간 유지시키며,
상기 불활성 가스는 아르곤 가스인 탄소 나노튜브의 저온대량합성 방법. Surface oxidation of a metal substrate containing any one of nickel, chromium and iron or a plurality of transition metal elements in a heat treatment furnace;
Plasma pretreatment of the oxidized metal substrate in a plasma apparatus; And
Synthesizing the carbon nanotubes by thermochemical vapor deposition using any one or a plurality of carbon source gases of acetylene gas, methane gas, propane gas, and ethylene gas in a thermal chemical vapor deposition (CVD) apparatus of the plasma pretreated metal substrate; Including,
The surface oxidation treatment step of the metal substrate is heated to 500 ℃ ~ 750 ℃ under an air atmosphere and then maintained for 5 to 30 minutes to oxidize,
In the plasma pretreatment step of the metal substrate, the inside of the reaction chamber is heated to a temperature of 500 ° C. to 600 ° C. under an inert gas atmosphere and maintained therefor for 5 to 20 minutes, and then the plasma apparatus is supplied with power to generate plasma. Keep the condition occurring for 20 to 60 minutes,
The inert gas is a low temperature mass synthesis method of carbon nanotubes are argon gas. 제1항에 있어서,
상기 금속기판은 인코넬(Inconel 600) 또는 스테인리스강 중 어느 하나인 탄소 나노튜브의 저온대량합성 방법. The method of claim 1,
The metal substrate is a low temperature mass synthesis method of carbon nanotubes of either Inconel 600 or stainless steel. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 전처리 단계는 반응챔버의 진공도는 0.1토르(Torr) ~ 30 토르(Torr)인 탄소 나노튜브의 저온대량합성 방법.The method of claim 1,
The plasma pretreatment step is a low-temperature mass synthesis method of carbon nanotubes in which the vacuum degree of the reaction chamber is 0.1 Torr to 30 Torr. 제1항에 있어서,
상기 열화학기상증착은 상기 열화학기상증착장치의 반응챔버내에 불활성 가스와 수소 가스를 혼합한 가스를 공급하고, 상기 열화학기상증착장치에 전원을 공급하여 상기 금속기판의 온도가 350℃ ~ 750℃ 에 도달한 후 5분 ~ 30분 동안 유지한 다음, 상기 탄소 소스 가스를 상기 반응챔버내에 공급하여 탄소나노튜브를 합성시키는 탄소 나노튜브의 저온대량합성 방법.The method of claim 1,
The thermochemical vapor deposition supplies a gas in which an inert gas and hydrogen gas are mixed into the reaction chamber of the thermochemical vapor deposition apparatus, and supplies power to the thermochemical vapor deposition apparatus so that the temperature of the metal substrate reaches 350 ° C to 750 ° C. And then maintaining for 5 to 30 minutes, and then supplying the carbon source gas into the reaction chamber to synthesize carbon nanotubes. 제7항에 있어서,
상기 열화학기상증착은 상기 탄소 소스 가스를 공급한 다음 상기 금속기판의 온도를 20분 ~ 60분간 유지하면서 상기 탄소나노튜브를 합성시키는 탄소 나노튜브의 저온대량합성 방법.The method of claim 7, wherein
The thermochemical vapor deposition is a low-temperature mass synthesis method of carbon nanotubes to synthesize the carbon nanotubes while supplying the carbon source gas and maintaining the temperature of the metal substrate for 20 to 60 minutes. 제8항에 있어서,
상기 열화학기상증착은 상기 금속기판의 온도가 450℃ 이하인 상태에서 상기 탄소나노튜브를 합성하는 탄소 나노튜브의 저온대량합성 방법.9. The method of claim 8,
The thermochemical vapor deposition is a low-temperature mass synthesis method of carbon nanotubes for synthesizing the carbon nanotubes in a state where the temperature of the metal substrate is 450 ℃ or less.
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