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Theses Year : 2023

Low-pressure, radicals assisted CVD synthesis of SWCNTs for thepotential implementation in-situ and real-time analysis technique (ETEM)

Synthèse CVD assistée par radicaux basse pression de SWCNT pourmise en œuvre potentielle technique d'analyse in-situ et en temps réel (ETEM)

Abstract

In my thesis, the hot-filament chemical vapor deposition (HFCVD) was used to synthesize the single-walled carbon nanotubes (SWCNTs). The initial step was centered on setting up a HFCVD system with the purpose to identify the optimal growth conditions for producing SWCNTs on silicon substrates. To this goal, the studies of the influence of various growth parameters, including the quantity of catalyst employed, the synthesis temperature, growth pressure in the CVD reactor, were carried out. In particular, the variation of pressure was shown to be effective in controlling the growth of SWCNTs. The obtained SWCNTs were systematically characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and Raman spectroscopy.Thanks to this innovative approach, the growth conditions of promising samples have been used as a prototype for the in-situ investigation in the environment transmission electron microscopy (ETEM) implemented with CVD gas source (NanoMAX). The NanoMAX is a powerful technique, which allows us to study real-time and in-situ the dynamic changes of catalysts during the nucleation and the formation of SWCNTs, followed by the optimization and controlling the growth of SWCNTs.
Dans ma thèse, le dépôt chimique en phase vapeur à filament chaud (HFCVD) a été utilisé pour synthétiser les nanotubes de carbone monoparois (SWCNTs). L'étape initiale était centrée sur la mise en place d'un système HFCVD dans le but d'identifier les conditions optimales de croissance pour produire des SWCNTs sur des substrats de silicium. Dans ce but, des études de l'influence de divers paramètres de croissance, dont la quantité de catalyseur employée, la température de synthèse, la pression de croissance dans le réacteur CVD, ont été réalisées. En particulier, la variation de la pression s'est avérée efficace pour contrôler la croissance des SWCNTs. Les SWCNTs obtenus ont été systématiquement caractérisés par microscopie électronique à balayage, microscopie électronique à transmission, et spectroscopie Raman.Grâce à cette approche innovante, les conditions de croissance d'échantillons prometteurs ont été utilisées comme prototype pour l'investigation in-situ en microscopie électronique à transmission environnementale (ETEM) implémentée avec une source de gaz CVD (NanoMAX). Le NanoMAX est une technique puissante, qui nous permet d'étudier en temps réel et in-situ les changements dynamiques des catalyseurs pendant la nucléation et la formation des SWCNTs, puis d'optimiser et de contrôler la croissance des SWCNTs.
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Dates and versions

tel-04496045 , version 1 (08-03-2024)

Identifiers

  • HAL Id : tel-04496045 , version 1

Cite

Thi Thanh Loan Truong. Low-pressure, radicals assisted CVD synthesis of SWCNTs for thepotential implementation in-situ and real-time analysis technique (ETEM). Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Institut Polytechnique de Paris, 2023. English. ⟨NNT : 2023IPPAX058⟩. ⟨tel-04496045⟩
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