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Evaluation of metal-free carbon nanotubes formed by SiC thermal decomposition

机译：SiC热分解形成的无金属碳纳米管的评估

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Thermal decomposition on SiC surface at high temperature and at low residual oxygen pressure yields a thin film of metal-free carbon nanotubes (CNTs) aligned on the SiC. In this study, CNT films on carbon-face 4H-SiC are produced under vacuum from 10~(-3) to 10~(-7) Torr and at temperatures ranging from 1400 to 1700℃. Ex situ spectroscopic ellipsometry (SE) technique is applied to investigate the structure of the CNT films. It is found that two thin interfacial layers on the top and bottom of the CNTs are crucial in modeling the film structure from the SE data. We suggest a five layer structural model that consists of a CNT film as the main component, two interfacial layers, an amorphous carbon layer, and a surface roughness layer. This structural model based on the SE measurements is confirmed by cross-section transmission electron microscopy and can be applied for all CNT/SiC structures grown at various pressures and temperatures. At the growth pressure of 10~(-5) Torr, the CNT layer on SiC consists of 30%-50% CNTs, 35%-60% voids, and 5%-12% amorphous carbon in volume.
机译：在高温和低残留氧气压力下在SiC表面上进行热分解，生成了排列在SiC上的无金属碳纳米管（CNT）薄膜。在本研究中，在真空度为10〜（-3）to 10〜（-7）Torr和温度为1400至1700℃的情况下，在碳面4H-SiC上制备CNT膜。采用非原位光谱椭偏仪（SE）研究碳纳米管薄膜的结构。发现在碳纳米管顶部和底部的两个薄界面层对于根据SE数据模拟膜结构至关重要。我们提出了一个五层结构模型，该模型由一个以CNT膜为主要成分，两个界面层，一个非晶碳层和一个表面粗糙度层组成。这种基于SE测量的结构模型已通过横截面透射电子显微镜得到了证实，可以应用于在各种压力和温度下生长的所有CNT / SiC结构。在10〜（-5）Torr的生长压力下，SiC上的CNT层由30％-50％的CNT，35％-60％的空隙和5％-12％的无定形碳组成。

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