An optimum route to synthesize composite powders with homogeneous dispersion of carbon nanotubes (CNTs) was investigated. nanocomposite powders were fabricated by thermal chemical vapor deposition of gas over nanocomposite catalyst prepared by selective reduction of metal powders. The FT-Raman spectroscopy analysis revealed that the CNTs have single- and multi-walled structure. The CNTs with the diameter of 25-43 nm were homogeneously distributed in the powders, and their characteristics were strongly affected by a kind of metal catalyst and catalyst size. The experimental results show that the composite powder with required size and dispersion of CNTs can be realized by control of synthesis condition

The carbon nanofibers (CNFs) were synthesized through the catalytic decomposition of hydrocarbons in a quartz tube reactor. The CNFs prepared from C3H8 at 550℃ was selected as the purification sample due to the higher content of impurity than that prepared from other conditions. In this study, we carried out the purification of CNFs by oxidation in air or carbon dioxide after acid treatment, and investigated the influence of purification parameters such as kind of acid, concentration, oxidation time, and oxidation temperature on the structure of CNFs. The metal catalysts could be easily eliminated from the prepared CNFs by liquid phase purification with various acids and it was verified by ICP analysis, in which, for example, Ni content decreased from 2.51% to 0.18% with 8% nitric acid. However, the particulate carbon and heterogeneous fibers were not removed from the prepared CNFs by thermal oxidation in air and carbon dioxide. This result can be explained by that the direction of graphene sheet in CNFs is vertical to the fiber axis and the CNFs are oxidized at about the similar rate with the impurity carbon.

Multi-walled carbon nanotubes (CNTs) were prepared by microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) using various combination of binary catalysts and methane precursor. The maximum yield (10.3 %) of CNTs was obtained using a methane-hydrogen-nitrogen mixture with volume ratio of 1:1:2 at 1000 W of microwave power. As the microwave power increased up to 1000 W, the deposition yield of CNTs raised from 4.1 % to 10. 3 %. However, the prepared CNTs at 800 W showed the more crystalline structure than those prepared at 1000 W. The prepared CNTs over different binary catalysts had various structural conformations such as aligned cylinder, bamboo, and nanofibers. The Id/Ig value of CNTs overFe-Fe/Al2O3, Co-Co/Al2O3, and Co-Cu/Al2O3 were in the range of 0.89~0.93. Among the various binary catalysts used, Fe-Co./Al2O3 showed the highest yield.

Multi-walled carbon nanotubes (CNTs) were prepared by thermal chemical vapor deposition (CVD) and microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) using various combination of binary catalysts with four transition metals such as Fe, Co, Cu, and Ni. In the preparation of CNTs from acetylene precursor by thermal CVD, the CNTs with very high yield of 43.6 % was produced over Fe-Co/Al2O3. The highest yield of CNTs was obtained with the catalyst reduced for 3 hr and the yield was decreased with increasing reduction time to 5 hr, due to the formation of FeAl2O4 metal-aluminate. On the other hand, the CNTs prepared by acethylene plasma CVD had more straight, smaller diameter, and larger aspect ratio(L/D) than those prepared by thermal CVD, although their yield had lower value of 27.7%. The degree of graphitization of CNTs measured by Id/Ig value and thermal degradation temperature were 1.04 and 602℃, respectively.

고온에서 수소 분리 회수를 목적으로 silica/alumina 복합 막을 합성하였다. 막의 선택 투과 성능을 향상시키기 위해, sol-gel법에 의한 silica 및 alumina층을 중간층으로 도입하고, 그 위에 강제유동 CVD법에 의한 silica를 합성하였다. Sol-gel법에 의해 alpha-alumina tube에 합성한 gamma-alumina 및 silica 막은 Knudsen 확산 영역의 많은 mesopore를 포함하고 있어서 수소 선택 분리 막으로는 적합하지 못했다. 하지만, sol-gel법에 의해 합성한 silica/gamma-alumina층에 강제유동 CVD법으로 silica를 합성한 결과, 질소 투과 영역의 세공이 완전히 제거되어, 높은 수소 선택성을 가지는 복합 막이 형성되었다. 그 막은 온도에 따라 수소 투과 속도가 증가하여 450℃에서 5.57times10-8molm2sLPa1의 수소 투과 속도와, 9.52 kJ/mol의 활성화 에너지를 나타냈다. 분자체 효과에 의해 질소 투과가 완전히 배제되고, 수소만 선택적으로 투과되는 silica/alumina 복합막이 성공적으로 합성된다.

rf PECVB법을 이용하여 붕규산 유리 기판 위에 diamond like carbon(DLC) 박막을 증착하였다. 메탄(CH4)-수소(H2) 혼합 가스를 전구체 가스로 사용하였다. DLC 박막의 형상, 구조 및 광학적 특성은 SEM, 라만 및 UV 스펙트럼으로 분석하였다. 증착 속도는 혼합 가스의 수소 농도에 따라 증가하다가, 혼합 가스 유량이 25 sccm 이상에서는 일정하게 되었다. UV스펙트럼으로 계산한 박막의 optical band gap은 증착 시간과 DC serf bias의 증가에 따라 감소하는 경향을 나타냈으나, 수소함량에 의해서는 거의 영향이 없었다. 박막의 투과율에 가장 큰 영향을 미치는 인자는, 특히 자외선 영역과 가시광선 영역에서, bias 전압이었다.

자외선 검출소자로 응용될 수 있는 우수한 특성을 지진 AlxGa1-xN 박막을 MOCVD 법으로 성장시킨 후 박막의 구조적인 특성을 조사하였다. 사파이어 기판 위에 성장된 AlxGa1-xN의 물리적인 특성을 평가하기 위해 Synchrotron Radiation XRD를 사용하였다. AlxGa1-xN의 두께가 커질수록 박막의 결정성은 증가하였으며 아래층은 Undoped GaN의 결정성과 성장된 AlxGa1-xN의 결정성이 서로 비례적인 상관관계를 가지고 있음을 알아내었다. Al 조성비는 막질에 크게 영향을 주었으며 조성비가 높아질수록 표면 형상은 매우 나빠졌다.

Ta(TaC) 필라멘트를 이용한 HF-CVD 법에 의하여 Si3N4, SiC, WC, Al2O3를 기판으로 다이아몬드 박막을 증착하고, 그 밀착특성을 평가하였다. 로내의 CH4농도를 10%로 높게 하였을 경우에는 막중에 graphitic(amorphous) carbon이 생성됨을 확인할 수 있었다. 박막을 12μm 정도까지 두껍게 하면, WC기판에서는 부분적 박리형상이 관찰되었으나, Si3N4를 기판으로 하였을 경우에는 안정한 박막을 얻을 수 있었다. Indentation test 결과로부터 grainding에 의한 기판표 처리가 밀착성 향상에 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 또 compression topple test에서는 박막의 두께는 밀착성과 반비례의 관계를 가지는 것을 알 수 있었다. 수 있었다.