Synthesis of carbon nanotubes within porous anodic alumina templates for electronic applications

par Leandro Nicolas Sacco

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Costel-Sorin Cojocaru.

Soutenue en 2015

à Palaiseau, Ecole polytechnique .

  • Titre traduit

    Synthèse des nanotubes de carbone dans les matrices d’alumine anodique poreuse pour les applications électroniques


  • Résumé

    Le présent ouvrage est consacré à la synthèse des nanotubes de carbone (NTC) dans l'alumine anodique poreuse (AAP) permettant d’élaborer un dispositif modèle pour leur application. L'approche basée sur un modèle utilisant des structures de l'AAP fournit une plate-forme organisée polyvalente qui peut être facilement contrôlée en ajustant les paramètres intervenant dans leur fabrication. Deux approches différentes ont été adoptées pour la fabrication de dispositif. D’une part, la conventionnelle verticale-PAA qui est obtenue par la simple anodisation de la feuille d'aluminium ; et d’autre part, les modèles latéral-PAA dont la fabrication a impliqué les différentes étapes de lithographie. Les principales caractéristiques des modèles de PAA ont été étudiées en profondeur, en particulier la couche de barrière d'oxyde au fond des pores. Après le dépôt un dépôt de vapeur chimique en phase de vapeur assistée par filament-chaud(HF-CVD) a été mis en œuvre pour la synthèse des NTC. La structure de nanotubes de carbone formée à l'intérieur de la matrice d'AAP a été largement analysée par plusieurs techniques telles que SEM, TEM, spectroscopie Raman et spectroscopie électronique à la perte d'énergie. L'impact de la géométrie de l'AAP sur la synthèse de la CNT a été étudié comme analysant l'évolution des NTC au sein de la structure de l'AAP à des moments différents. Les dispositifs fabriqués à base de nanotubes de carbone à l'intérieur des dispositifs de l'alumine anodique poreuse latéral ont été caractérisé de manière électrique et optoélectronique. Les dispositifs sont basés sur un éventail de nanotubes asymétriques connectés à des photodiodes Schottky. Un comportement rectifie peut être obtenu en commandant les fonctions de travail du métal qui entrent en contact avec la contre-électrode. Ces dispositifs présentent une forte réponse photonique sous éclairage en lumière. Les dispositifs vertical-PAA ont été fabriqués en exploitant le procédé de fabrication plus simple. Des mesures d'humidité ont été réalisées montrant des résultats prometteurs pour une nouvelle fabrication de capteur de gaz, en dépit de l'élément actif du dispositif de détection à l'intérieur de la structure verticale-PAA. Cet ouvrage présente les résultats fondamentaux de la croissance de nanostructures dans l'AAP et au-delà de toute exposition, deux approches différentes de modèles de fabrication de dispositif qui ouvrent les frontières de dispositifs de base de nanomatériaux.


  • Résumé

    The present work is devoted to synthesis of carbon nanotubes (CNTs) within porous anodic alumina (PAA) templates for their device application. The template-based approach using PAA structures provides a versatile organized platform that can be easily controlled adjusting the parameters involved in their fabrication. Two different approaches have been adopted for the device fabrication: the conventional vertical-PAA which is obtained by the simply anodization of an aluminum foil and on the other hand lateral-PAA templates have been fabricated requiring lithography steps. The main characteristics of the PAA templates have been deeply studied, in particular the oxide barrier layer at the bottom of the pores. After catalyst deposition hot-filament assisted chemical vapor deposition (HF-CVD) has been implemented for the synthesis of CNTs. The carbon nanotube structure grown within the PAA template has been extensively analyzed by several techniques as SEM, TEM, Raman spectroscopy and electron energy loss spectroscopy. The impact of the PAA geometry on the synthesis of the CNT has been studied analyzing the evolution of the CNTs within the PAA structure at different times. Fabricated devices based on CNTs grown inside lateral-PAA devices have been electrical and optoelectronically characterized. The devices are based on asymmetrical contacted arrays of nanotubes leading to Schoktty photodiodes. A rectifying behavior can be achieved controlling the metal work functions which contact the counter electrode. These devices present a strong photonic response under light illumination, exhibiting potential application in the photovoltaic and photosensing fields. The vertical-PAA devices have been fabricated exploiting the easier fabrication procedure. Humidity measurements have been performed showing promising results for a further gas sensor fabrication in spite of the active element of the sensing device is inside of the vertical-PAA structure. The present work introduces fundamental results of the growth of nanostructures PAA template and above all exhibits two different templates approach fabrication that opens the frontiers of devises based on nanomaterials.

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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2016 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Synthesis of carbon nanotubes within porous anodic alumina templates for electronic applications

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  • Détails : 1 vol. (197 p.)
  • Annexes : Bibliographie : 300 réf.

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  • Bibliothèque : École polytechnique. Bibliothèque Centrale.
  • Disponible pour le PEB
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C1A 120/2015/SAC
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