Estudo da dispersão de nanodiamantes sobre nanotubos de carbono verticalmente alinhados como emissores de elétrons

• Main Author: Cintia Macedo de Lima
• Other Authors: Evaldo José Corat
• Language: Portuguese
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2013
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19/2013/03.22.15.10

Neste trabalho foram alcançadas estruturas híbridas de nanodiamante (ND) depositado sobre nanotubos de carbono funcionalizados com plasma de oxigênio (NTC-O$_{2}$). Este novo compósito (NTC-O$_{2}$/ND) possui disposição específica que traz novas respostas físicas no comportamento da emissão de elétrons por efeito de campo. Foi desenvolvida a parametrização das condições experimentais para obtenção dos NTC em reatores CVD de filamento quente por meio de nanopartículas de Fe obtidas por uma solução de nitrato férrico em etanol. Os NTC foram funcionalizados a plasma de O$_{2}$ por um sistema Plasma-DC Pulsado, com objetivo de modificação de sua superfície de super-hidrofóbica para super-hidrofílica. O processo de deposição dos ND foi realizado pela técnica de auto-montagem por meio da imersão dos NTC-O$_{2}$ em uma solução aquosa contendo ND, que foi disperso com o auxílio do polímero PSS. Foram cronometrados diversos tempos de interação da amostra de NTC-O$_{2}$ em suspensão no líquido com tempos de 1min, 5min, 10min, 30min e 60min. Foram desenvolvidas dez condições diferentes após a interação na solução: cinco amostras com secagem ao ar (Série\_01) e cinco amostras com limpeza em água DI para subseqüente secagem ao ar (Série\_02). A morfologia e estrutura cristalina foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia Raman. O espectro Raman dos NTC-O$_{2}$/ND confirmam a incorporação das ND nos NTC-O$_{2}$, obtendo máxima variação da largura de linha da banda G (FWHM(G)) de 42\% e, do aumento significativo da razão I$_{D}$/I$_{G}$ em até 220 \%. Medidas de emissão de elétrons foram efetuadas num dispositivo tipo diodo, revelando uma diminuição no limiar de campo em 23\% (1,9 V/ $\mu$m) em relação ao NTC-O$_{2}$. === This work studied hybrid structures of nanodiamond (ND) deposited over functionalized carbon nanotubes with O2 plasma (NTC-O2). This new composite (NTC-O$_{2}$/ND) has specific configuration bringing new physical behavior for electron field emission. We developed the parameterization of experimental conditions to obtain the NTC by hot filament CVD reactor through Fe nanoparticles obtained from a solution of ferric nitrate in ethanol. The NTC were functionalized with O$_{2}$ plasma by a DC-Pulsed Plasma system to modify their surface from superhydrophobic to superhydrophilic. The ND deposition process was determined by electrostatic self-assembly by deeping the NTC- O$_{2}$ in aqueous solution containing ND dispersed by the use of PSS polymer. Different deeping periods were studied as 1min, 5min, 10min, 30min and 60min. Ten conditions were analysed after ND deposition: five samples with only air drying (Serie\_01) after deeping and, five samples with DI water cleaning for subsequent air drying (Serie\_02). The morphology and crystalline structures of the sample were analyzed by scanning electron microscopy and by Raman spectroscopy. The NTC-O$_{2}$/ND Raman spectra under various times of interaction confirm the incorporation of ND on NTC-O$_{2}$. They presented a maximum variation of FWHM(G) of 42\% and significant increase of the I$_{D}$/I$_{G}$ ratio at most 220\%. Measurements of field emission were carried out in diode-type equipment, showing a decrease in threshold electric field of 23\% (1.9 V/ $\mu$m) in relation to NTC-O$_{2}$.