Sensing Properties of Multiwalled Carbon Nanotubes Grown in MW Plasma Torch: Electronic and Electrochemical Behavior, Gas Sensing, Field Emission, IR Absorption
Loading...
Date
2015-02-01
ORCID
Advisor
Referee
Mark
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
MDPI AG
Altmetrics
Abstract
Vertically aligned multi-walled carbon nanotubes (VA-MWCNTs) with an average diameter below 80 nm and a thickness of the uniform VA-MWCNT layer of about 16 um were grown in microwave plasma torch and tested for selected functional properties. IR absorption important for a construction of bolometers was studied by Fourier transform infrared spectroscopy. Basic electrochemical characterization was performed by cyclic voltammetry. Comparing the obtained results with the standard or MWCNT modified screen-printed electrodes, the prepared VA-MWCNT electrodes indicated their high potential for the construction of electrochemical sensors. Resistive CNT gas sensor revealed a good sensitivity to ammonia taking into account room temperature operation. Field emission detected from CNTs was suitable for the pressure sensing application based on the measurement of emission current in the diode structure with bending diaphragm. The advantages of microwave plasma torch growth of CNTs, i.e., fast processing and versatility of the process, can be therefore fully exploited for the integration of surface-bound grown CNTs into various sensing structures.
Vertikálně uspořádané vícestěnné uhlíkové nanotrubice (VA-MWCNTs) se středním průměrem pod 80 nm a tloušťce VA-MWCNT vrstvy asi 16 um byly vyrobeny v mikrovlnném plazmovém výboji a testovány na vybrané funkční vlastnosti. IR absorpce důležitá pro stavbu bolometrů byla studována pomocí Fourierovy infračervené spektroskopie. Základní elektrochemická charakterizace byla provedena pomocí cyklické voltametrie. Srovnáme-li získané výsledky se standardními nebo MWCNT modifikovanými tištěnými elektrodami, připravené VA-MWCNT elektrody ukazují vysoký potenciál pro konstrukci elektrochemických senzorů. Rezistivní CNT senzor plynu ukázal dobrou citlivost na amoniak při pokojové teplotě. Emisni vlastnosti rovněž potvrdili, že CNTs jsou vhodné pro aplikaci ve snímačích tlaku, kdy je měřena změna emisního proudu ve struktuře diody během ohýbání membrány. Výhody růstu CNTs v mikrovlnném plazmovém výboji, jako jsou rychlost a všestrannost procesu, mohou být plně využity pro integraci povrchově vázaných, přímo rostlých, CNTs do různých snímacích struktur.
Vertikálně uspořádané vícestěnné uhlíkové nanotrubice (VA-MWCNTs) se středním průměrem pod 80 nm a tloušťce VA-MWCNT vrstvy asi 16 um byly vyrobeny v mikrovlnném plazmovém výboji a testovány na vybrané funkční vlastnosti. IR absorpce důležitá pro stavbu bolometrů byla studována pomocí Fourierovy infračervené spektroskopie. Základní elektrochemická charakterizace byla provedena pomocí cyklické voltametrie. Srovnáme-li získané výsledky se standardními nebo MWCNT modifikovanými tištěnými elektrodami, připravené VA-MWCNT elektrody ukazují vysoký potenciál pro konstrukci elektrochemických senzorů. Rezistivní CNT senzor plynu ukázal dobrou citlivost na amoniak při pokojové teplotě. Emisni vlastnosti rovněž potvrdili, že CNTs jsou vhodné pro aplikaci ve snímačích tlaku, kdy je měřena změna emisního proudu ve struktuře diody během ohýbání membrány. Výhody růstu CNTs v mikrovlnném plazmovém výboji, jako jsou rychlost a všestrannost procesu, mohou být plně využity pro integraci povrchově vázaných, přímo rostlých, CNTs do různých snímacích struktur.
Description
Keywords
uhlíkové nanotrubice, mikrovlnná výboj, plasmou iniciovaná depozice z plynné fáze, elektronické vlastnosti, elektrochemický senzor, senzor plynů, autoemse, IR absorpce, carbon nanotubes, microwave torch, plasma enhanced chemical vapor deposition, electronic properties, electrochemical sensor, gas sensor, field emission, IR absorption
Citation
Document type
Peer-reviewed
Document version
Published version
Date of access to the full text
Language of document
en