KR20160042676A - 끝단이 날카로운 탄소나노섬유 및 팔라듐 촉매를 이용한 탄소나노섬유의 성장방법 - Google Patents

끝단이 날카로운 탄소나노섬유 및 팔라듐 촉매를 이용한 탄소나노섬유의 성장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (S1) 실리콘 기판 상에 알루미나층을 증착하는 단계; (S2) 상기 알루미나층 상에 팔라듐을 증착하여 팔라듐 촉매층을 형성하는 단계; 및 (S3) 상기 팔라듐 촉매층 상에 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법으로 탄소나노섬유를 성장시키는 단계;를 포함하는 탄소나노섬유의 성장방법 및 알루미나층이 증착된 실리콘 기판 상에서 수직 성장된 탄소나노섬유로서, 끝단의 곡률반경은 5 nm 이하이고, 지름은 50 nm 이하이며, 성장길이는 1 mm 이상이고, 성장길이와 지름의 종횡비는 50,000 이상인 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유에 관한 것이다.

Description

끝단이 날카로운 탄소나노섬유 및 팔라듐 촉매를 이용한 탄소나노섬유의 성장방법{Carbon nanofibers with sharp tip structure and carbon nanofibers growth method using of palladium catalyst}
본 발명은 끝단이 날카로운 탄소나노섬유 및 팔라듐 촉매를 이용한 탄소나노섬유의 성장방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 끝단의 곡률반경(radius of curvature)이 5 nm 이하로 끝이 매우 날카로운 구조의 탄소나노섬유 및 팔라듐을 촉매로 사용하여, 실리콘 기판 상에서 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법으로 밀리미터 단위의 탄소나노섬유의 수직성장을 구현하는 탄소나노섬유의 성장방법에 관한 것이다.
탄소나노섬유(carbon nanofiber)는 현재 많이 사용되고 있는 탄소섬유와 구조 및 크기가 매우 다른 재료이다. 탄소나노섬유는 다층 탄소나노튜브(Multi-walled Carbon Nanotube)와 그 크기는 비슷하지만 다른 구조를 갖고 있다. 탄소나노튜브는 sp2 결합을 이루는 육각형 모양의 탄소원자층이 축방향과 평행하게 원통형으로 겹겹이 층을 이루고 있지만, 탄소나노섬유는 동일한 탄소 원자층이 축방향과 각을 형성하며 쌓여있는 구조를 이루고 있다.
탄소나노섬유는 탄소나노튜브에 비해 인장강도와 전기전도도가 뛰어나지는 않지만, 각 탄소 원자층의 가장자리가 외부로 드러난 구조를 갖고 있기 때문에 높은 표면 에너지를 필요로 하는 나노소재로 적합하다.
Baker는 촉매 화학기상증착법을 사용한 탄소나노튜브 및 탄소나노섬유 등의 수십 나노미터 단위의 성장 매커니즘에 대해서, 탄소원자의 벌크 확산(bulk diffusion)이 최종 길이 혹은 반응속도를 결정짓는 중요한 요인임을 밝힌 바 있다.
탄소나노섬유의 성장방법으로 여러 가지 방법이 존재하며, 가장 일반적인 화학기상증착법을 이용한 탄소나노섬유의 성장방법을 요약하면 다음과 같다.
(a) 에틸렌 혹은 메탄과 같은 하이드로카본 가스가 표면 위에 증착한 촉매 금속 위에서 탄소와 수소로 분리되어 수소는 기체로 빠져나가고 탄소 원자만 남는다.
(b) 이러한 탄소원자는 확산(diffusion)에 의해 촉매입자의 내부에 쌓이며, 촉매입자가 탄소원자를 포함할 수 있는 한계를 넘게 되면 촉매입자의 표면에 탄소원자가 쌓이게 된다.
(c) 이렇게 촉매입자의 표면에 탄소원자의 공급이 계속되면 탄소나노섬유로 자라게 된다.
이와 같이 촉매를 사용하여 탄소나노섬유를 제작하는 방법으로는, 고정되지 않은(floating) 형태의 촉매를 사용하는 방법과, 기판 위에 올려져 있는 형태의 촉매를 사용하는 방법이 있는데, 기판 위에 올려져 있는 형태의 촉매를 사용하게 되면, 탄소나노섬유를 숲의 나무처럼 수직으로 성장시킬 수 있다. 일반적으로 탄소나노섬유의 굵기는 촉매입자의 크기에 의해 좌우되며, 촉매는 탄소나노섬유의 어느 한 끝부분에 존재하여 촉매가 활성화되어 있는 동안 계속 탄소나노섬유를 합성할 수 있다.
일반적으로, 철을 촉매로 사용하는 경우에는 탄소나노섬유보다 탄소나노튜브가 형성되며, 이는 벌크 확산(bulk diffusion)과 표면 확산(surface diffusion)이 동시에 모두 활발하기 때문인 것으로 생각된다. 철만큼은 아니지만 철 다음으로 벌크 확산을 강하게 일으키는 금속이 팔라듐이다. 팔라듐을 사용하면 탄소나노튜브보다 탄소나노섬유가 주로 합성되며 동시에 플라즈마를 사용하면 훨씬 용이하게 합성이 진행되는 것으로 보고되어 있다.
한편, 밀리미터 단위의 길이로 수직 성장된 종횡비가 매우 큰 탄소나노튜브는 보고된 바가 많이 있으나, 수직 성장된 종횡비가 매우 큰 탄소나노섬유에 대해서는 현재까지 보고된 바가 없다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 팔라듐을 촉매로 사용하여 실리콘 기판 상에 화학기상증착법으로 탄소나노섬유를 성장시킴으로써, 경제적이고 효율적으로 밀리미터 단위의 길이로 수직 성장된 종횡비가 매우 큰 탄소나노섬유와 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, (S1) 실리콘 기판 상에 알루미나층을 증착하는 단계; (S2) 상기 알루미나층 상에 팔라듐을 증착하여 팔라듐 촉매층을 형성하는 단계; 및 (S3) 상기 팔라듐 촉매층 상에 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법으로 탄소나노섬유를 성장시키는 단계;를 포함하는 탄소나노섬유의 성장방법이 제공된다.
이때, 상기 알루미나층은, 5 nm 이상의 두께로 증착될 수 있다.
그리고, 상기 팔라듐 촉매층은, 0.5 nm 내지 5 nm의 두께로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 (S2) 단계와 상기 (S3) 단계 사이에 수행되며, 상기 팔라듐 촉매층 상에 형성된 불순물을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 (S2) 단계와 상기 (S3) 단계 사이에 수행되며, 상기 증착된 팔라듐을 입자화하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증착된 팔라듐을 입자화하는 단계는, 상기 증착된 팔라듐에 수소 가스 및 아르곤 가스를 혼합 및 공급하여, 진공 내지 상압의 상태에서 500 내지 800 ℃의 온도로 가열하는 단계;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 (S3) 단계는, 상기 증착된 팔라듐에 탄소소스, 수소 가스 및 아르곤 가스를 혼합 및 공급하여, 진공 내지 상압의 상태에서 수행될 수 있다.
이때, 상기 탄소소스는, 에틸렌 가스, 메탄 가스, 아세틸렌 가스, 벤젠, 아세톤 및 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 (S3) 단계는, 600 내지 900 ℃의 온도로 가열된 상태에서 수행될 수 있다.
이때, 상기 가열은, 유도 가열(inductive heating), 마이크로웨이브 가열(microwave heating), 플라즈마 가열(plasma heating), 저항 가열(resistance heating) 및 레이저 가열(laser heating) 중에서 선택되는 어느 하나에 의해 행하여질 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 알루미나층이 증착된 실리콘 기판 상에서 수직 성장된 탄소나노섬유로서, 끝단의 곡률반경은 5 nm 이하이고, 지름은 50 nm 이하이며, 성장길이는 1 mm 이상이고, 성장길이와 지름의 종횡비는 50,000 이상인 탄소나노섬유가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노섬유의 성장방법에 의해 형성된 탄소나노섬유는, 끝단의 곡률반경이 5 nm 이하이고, 지름은 50 nm 이하이며, 성장길이는 1 mm 이상이고, 성장길이와 지름의 종횡비는 50,000 이상이므로, 그 길이와 끝단(tip) 모양의 특징을 활용하는 전계방출 전자재료로 활용될 수 있고, 또한 외부로 드러난 고밀도 엣지 구조의 높은 반응성을 활용하는 배터리나 슈퍼 커패시터 소재, 그리고 날카로운 팁을 활용한 원자현미경 팁 등에 활용될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소나노섬유의 성장방법은 대면적화가 용이하고, 현재 탄소나노섬유가 사용되고 있는 복합재료 및 원자현미경 캔틸레버(cantilever) 탐침에 응용 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 실리콘 기판 상에 2 mm 높이로 수직성장된 탄소나노섬유의 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 탄소나노섬유의 전자현미경 이미지이다.
도 3 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 탄소나노섬유의 투과전자현미경 이미지이다.
도 3 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 탄소나노섬유의 날카로운 끝단의 투과전자현미경 이미지이다.
도 3 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 탄소나노섬유의 중간 부분의 투과전자현미경 이미지이다.
도 3 (d)는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 탄소나노섬유를 이루고 있는 원소성분 분석을 나타낸 EDX(Energy dispersive X-ray) 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 탄소나노섬유의 라만 분석(Raman Spectroscopy) 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 탄소나노섬유의 열중량 분석(Thermogravimetric analysis) 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 팔라듐 금속이 촉매로써 증착된 기판 상에서, 종래기술 대비 종횡비가 1,000 배 가까이 되는 탄소나노섬유를, 팔라듐의 높은 탄소 확산을 사용하여 플라즈마 없이 수직 성장시키는 방법을 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 탄소나노섬유의 성장방법은, (S1) 실리콘 기판 상에 알루미나층을 증착하는 단계; (S2) 상기 알루미나층 상에 팔라듐을 증착하여 팔라듐 촉매층을 형성하는 단계; 및 (S3) 상기 팔라듐 촉매층 상에 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법으로 탄소나노섬유를 성장시키는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 탄소나노섬유의 성장방법은, 종전의 다른 방법과는 달리, 플라즈마가 필요 없고, 널리 사용 중인 화학기상증착법을 사용하여 낮은 비용으로 효율적으로 제조가 가능하며, 대량 생산에도 유리하다.
그리고, 이러한 방법에 의해 형성된 탄소나노섬유는 끝단에 촉매입자가 존재하지 않아 성장길이와 지름의 종횡비가 매우 크면서도, 끝단이 매우 날카로운 구조를 갖는다. 따라서, 이러한 탄소나노섬유는 전계방출 및 배터리와 커패시터 등의 전자재료로 이용될 수 있으며, 나노수준의 표면을 관찰하는 원자현미경의 캔틸레버 끝에 부착하여 굉장히 날카로운 탐침을 만드는 데에도 적용 가능하다.
본 발명에 따르면, 실리콘 기판 상에 증착된 알루미나층을 촉매지지체(catalyst support)로 사용하기 때문에, 팁 성장(tip growth)이 아닌 바닥 성장(base growth)이 이루어져, 탄소나노섬유의 끝이 날카롭게 형성된다.
이때, 상기 실리콘 기판 상에는 200 nm 내지 300 nm 정도 두께의 실리카(SiO2)층이 형성될 수 있고, 그 위에 상기 알루미나층이 증착될 수 있다.
그리고, 상기 알루미나층은, 그 두께가 너무 얇으면 필름형성에 불리하기 때문에, 5 nm 이상의 두께로 증착되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 팔라듐 촉매층은, 추후 열처리시 나노입자 형태로 될 수 있도록 0.5 nm 내지 5 nm의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 (S2) 단계와 상기 (S3) 단계 사이에 수행되며, 상기 팔라듐 촉매층 상에 형성된 불순물을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
팔라듐 촉매층 상에는 촉매의 작용에 영향을 끼칠 수 있는 잔류 탄소 및 여러 유기물들이 형성될 수 있는데, 이러한 불순물을 제거하기 위해 공기 중에서 약 5 내지 20 분 동안 500 ℃ 정도로 가열해 주는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 (S2) 단계와 상기 (S3) 단계 사이에 수행되며, 상기 증착된 팔라듐을 입자화하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 입자화하는 단계는, 상기 증착된 팔라듐을 진공상태에서 500 내지 800 ℃의 온도로 가열하는 것일 수 있다. 여기서, 진공상태는 완전한 진공상태뿐만 아니라, 10 mtorr 정도의 낮은 기압상태의 경우도 포함한다.
그리고, 상기 가열 후, 상기 증착된 팔라듐에 수소 가스 및 아르곤 가스를 각각 300 내지 500 sccm 및 500 내지 700 sccm으로 혼합 및 공급하여 진공 내지 상압의 상태에서 500 내지 800 ℃의 온도로 가열하는 단계가 추가적으로 수행될 수 있다. 이때의 가열시간은 5 분 정도가 바람직하다.
이러한 과정은 오스트발트 숙성(Ostwald ripening)이라 불리며, 탄소나노섬유를 성장시키기에 알맞은 크기로 팔라듐 촉매를 입자화시키는 과정이다.
한편, 상기 (S3) 단계는, 상기 증착된 팔라듐에 탄소소스, 수소 가스 및 아르곤 가스를 각각 50 내지 150 sccm, 300 내지 500 sccm 및 400 내지 600 sccm으로 혼합 및 공급하여, 진공 내지 상압의 상태에서 수행될 수 있다.
여기서, 상기 탄소소스는, 탄소나노섬유의 성장에 필요한 탄소원자를 공급하는 소스로서, 에틸렌 가스, 메탄 가스, 아세틸렌 가스, 벤젠, 아세톤, 알코올 등이 제한 없이 사용될 수 있다.
그리고, 상기 수소 가스는, 탄소원자가 팔라듐 촉매층을 코팅함으로써, 팔라듐 입자가 더 이상 촉매로서의 역할을 할 수 없도록 하는 것을 막아주는 역할을 한다.
이때, 상기 (S3) 단계는, 600 내지 900 ℃의 온도로 가열된 상태에서 30 분 이상 수행될 수 있다.
여기서, 상기 가열은, 유도 가열(inductive heating), 마이크로웨이브 가열(microwave heating), 플라즈마 가열(plasma heating), 저항 가열(resistance heating), 레이저 가열(laser heating) 등의 방법에 의해 행하여질 수 있다.
본 발명에 따른 탄소나노섬유의 성장방법이 수행되면, 수직으로 성장된 뻣뻣한 형태의 탄소나노섬유를 얻게 되며, 끝단의 곡률반경(radius of curvature)은 5 nm 이하이고, 지름은 50 nm 이하이며, 성장길이는 1 mm 이상이고, 성장길이와 지름의 종횡비는 50,000 이상인 탄소나노섬유를 얻을 수 있다. 이와 같이 밀리미터 단위의 길이로 수직 성장된 탄소나노섬유는 종전에 보고된 바가 없다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
우선, 200 내지 300 nm 두께의 산화층(실리카층)이 덮여있는 일반 실리콘 기판을 이소프로필 알코올(isoprophyl alcohol)에 담가 2 번 초음파 세정을 하고, 그 후, 탈이온수(deionized water)로 세정하여 표면의 불순물을 제거하였다.
그 후, 상기 실리콘 기판 상에 10 nm 두께의 알루미나층과 1 nm 두께의 팔라듐 촉매층을 순서대로, 이빔 증착기를 사용하여 형성시켰다.
이어서, 팔라듐 촉매층이 증착된 기판을 공기 중에서 500 ℃로 10 분 동안 가열하여, 표면에 부착된 여러 불순물을 제거하였다.
이어서, 10 mtorr 정도의 진공 챔버 속에서, 780 ℃까지 가열한 후, 수소 가스 및 아르곤 가스를 각각 400 sccm 및 600 sccm으로 공급하여, 상압에 도달한 순간부터 배기구를 열고 5 분 동안 가열하였다.
다시, 챔버 내부를 10 mtorr 정도의 진공을 만든 이후, 에틸렌(C2H4) 가스, 수소 가스 및 아르곤 가스를 각각 100 sccm, 400 sccm 및 500 sccm으로 공급하여, 상압에 도달한 순간부터 40 분 동안 반응을 진행하였다.
상기 합성반응이 종료된 후, 다시 내부 챔버를 진공으로 유지시키면서 냉각하여, 탄소나노섬유가 수직 성장된 기판을 분리하였다.
실험 1: 탄소나노섬유의 전자현미경 분석
상기 실시예로부터 성장된 탄소나노섬유를 전자현미경으로 분석하기 위해 수직 성장된 탄소나노섬유가 있는 기판을 절반으로 자른 후에 측면을 전자현미경의 진공챔버에 넣어 분석하여 도 2에 나타내었다.
도 2 (a)를 참조하면, 탄소나노섬유가 2 mm 정도까지 성장해 있는 것을 확인할 수 있고, 도 2 (b)를 참조하면, 그 두께는 대략 40 nm 이하로 형성되어 있음을 확인할 수 있다.
실험 2: 탄소나노섬유의 투과전자현미경 분석
탄소나노섬유를 3 mg 정도 분리해내어 디메틸렌 포름아미드(dimethylene formamide) 5 ml에 넣고, 초음파분산을 1 시간 정도 진행하여 탄소나노섬유가 분산된 용액을 제조하였다. 그 후, 투과전자현미경의 샘플홀더를 탄소나노섬유가 분산된 용액에 담갔다 빼내어 건조시킨 후, 이를 투과전자현미경으로 분석하여, 도 3에 나타내었다.
도 3 (a) 및 (b)를 참조하면, 종래의 성장방법에 의해 형성된 탄소나노섬유의 끝단에서 관측되었던 촉매가, 본 실험에서는 관측되지 않았음을 확인할 수 있고, 이로써 바닥 성장에 의해 탄소나노섬유가 성장되었음을 알 수 있다. 나아가, 끝단의 곡률반경이 종래의 다른 탄소나노섬유보다 훨씬 작게 형성되었음을 알 수 있다.
그리고, 도 3 (d)는 본 발명의 탄소나노섬유를 이루고 있는 원소성분 분석을 나타낸 EDX(Energy dispersive X-ray) 그래프로서, 이를 참조하면, 투과전자현미경의 그리드로부터 유래된 구리(Cu) 외에, 탄소보다 높은 인덱스를 나타내는 원소가 검출되지 않았음을 알 수 있다.
실험 3: 탄소나노섬유의 라만 분석
상기 실험 1에서 수득한 절단된 탄소나노섬유 기판을 수직으로 세워 라만 분광법(Raman spectrum)을 이용하여 도출한 스펙트로스코피(spectroscopy) 데이터를 도 4에 나타내었다.
도 4를 참조하면, G 밴드가 1,582 cm-1에 위치하는 것으로 보아 흑연층의 존재를 확인할 수 있다.
실험 4: 탄소나노섬유의 열중량 분석
상기 실험 2에서 제조된 탄소나노섬유가 분산된 용액에 대해, 열중량 분석(thermogravimetric analysis)법을 사용하여 분석한 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5를 참조하면, 비결정성 탄소 없이 상당히 균일한 결정도의 탄소가 형성되었음을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. (S1) 실리콘 기판 상에 알루미나층을 증착하는 단계;
    (S2) 상기 알루미나층 상에 팔라듐을 증착하여 팔라듐 촉매층을 형성하는 단계; 및
    (S3) 상기 팔라듐 촉매층 상에 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법으로 탄소나노섬유를 성장시키는 단계;를 포함하는 탄소나노섬유의 성장방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알루미나층은, 5 nm 이상의 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유의 성장방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팔라듐 촉매층은, 0.5 nm 내지 5 nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유의 성장방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (S2) 단계와 상기 (S3) 단계 사이에 수행되며, 상기 팔라듐 촉매층 상에 형성된 불순물을 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유의 성장방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (S2) 단계와 상기 (S3) 단계 사이에 수행되며, 상기 증착된 팔라듐을 입자화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유의 성장방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 증착된 팔라듐을 입자화하는 단계는, 상기 증착된 팔라듐에 수소 가스 및 아르곤 가스를 혼합 및 공급하여, 진공 내지 상압의 상태에서 500 내지 800 ℃의 온도로 가열하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유의 성장방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (S3) 단계는, 상기 증착된 팔라듐에 탄소소스, 수소 가스 및 아르곤 가스를 혼합 및 공급하여, 진공 내지 상압의 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유의 성장방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄소소스는, 에틸렌 가스, 메탄 가스, 아세틸렌 가스, 벤젠, 아세톤 및 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유의 성장방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (S3) 단계는, 600 내지 900 ℃의 온도로 가열된 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유의 성장방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가열은, 유도 가열(inductive heating), 마이크로웨이브 가열(microwave heating), 플라즈마 가열(plasma heating), 저항 가열(resistance heating) 및 레이저 가열(laser heating) 중에서 선택되는 어느 하나에 의해 행하여지는 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유의 성장방법.
  11. 알루미나층이 증착된 실리콘 기판 상에서 수직 성장된 탄소나노섬유로서,
    끝단의 곡률반경은 5 nm 이하이고, 지름은 50 nm 이하이며, 성장길이는 1 mm 이상이고, 성장길이와 지름의 종횡비는 50,000 이상인 것을 특징으로 하는 탄소나노섬유.
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