Формирование металлических кластеров катализаторов при росте углеродных нанотрубок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Цыганцов, Андрей Валерьевич

• Цыганцов, Андрей Валерьевич
• кандидат физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Цыганцов, Андрей Валерьевич

Введение.

Апробация работы.

Структура и объем работы.

Глава 1. Механизмы формирования металлических кластеров.

1.1. Свойства углеродных нанотрубок и их применение.

1.2. Механизмы формирования металлических кластеров. Роль процессов самоорганизации.

1.3. Влияние условий на рост углеродных нанотрубок.

1.4. Роль катализатора при росте УНТ.

1.5. Теоретические модели описания процессов самоформирования

1.6. Выводы к главе 1.

Глава 2. Термодинамика формирования металлических кластеров.

2.1. Нуклеация кластеров катализаторов при росте углеродных нанотрубок.

2.2. Парциальная свободная энергия кластера.

2.3. Расчет функции распределения кластеров по числу частиц (размеру) в общем виде.

2.4. Выводы к главе 2.

Глава 3. Моделирование самоорганизации металлических кластеров методом Монте-Карло.

3.1. Принципы и начальные условия, используемые при моделировании процессов самоорганизации кластеров.

3.2. Описание результатов моделирования процессов самоорганизации металлических кластеров методом Монте-карло. 3.3. Выводы к главе 3.

Глава 4. Экспериментальное определение параметров роста УНТ при гомогенном и гетерогенном формировании кластеров катализаторов.

4.1. Методы выращивания углеродных нанотрубок.

4.2. Установка для выращивания кластеров С\Т) методом.

4.3. Описание эксперимента на установке каталитического пиролиза.

4.4. Пиролиз ферроцена.

4.5. Экспериментальное определение коэффициента поверхностного натяжения при гомогенном формировании кластеров.

4.6. Агрегатное состояние и размеры частицы катализатора.

4.7. Концентрация кластеров катализаторов на поверхности подложки

4.8. Поверхностное натяжение при гетерогенном формировании кластеров.

4.9. Выводы к главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование металлических кластеров катализаторов при росте углеродных нанотрубок»

Актуальность темы

Развитие технологий, связанных с получением и использованием наноматериалов, способно привести к кардинальным изменениям в материаловедении. С практической точки зрения важны исследования наноструктур на основе углерода, в том числе углеродных нанотрубок (УНТ). Впервые УНТ были обнаружены в 1991 году японским ученым Иджимой [1-3] в процессе изучения поверхности углеродных электродов, используемых в электрическом дуговом разрядном аппарате, который применялся для создания фуллеренов. В настоящее время углеродные нанотрубки и углеродные нановолокна (УНВ) интенсивно изучаются. В научной литературе сообщается о новых необычных физико-химических и прочностных свойствах этих образований.

Высокие прочностные свойства УНТ создают прекрасную возможность изготовления композиционных материалов на основе полимеров, каучуков, а также металлов. УНТ может также использоваться для упрочнения металлов и сплавов и усиления жаропрочности мягких металлов (например, меди), имеющих хорошую теплопроводность, но низкую прочность.

Уже сейчас определены области возможного применения углеродных наноматериалов в наноэлектронике. Электронная эмиссионная способность УНТ [3] может применяться в электронных пушках и плоских дисплеях. Появилась возможность использования наноструктур для создания термоэлектрических материалов, добротность которых на порядок выше, чем в массивных аналогах. Квантовые свойства УНТ и УНВ обеспечивают применение их в качестве сенсорных устройств, чувствительных к водороду и другим химическим веществам.

В настоящее время для роста УНТ в основном используется метод химического парофазного осаждения (ХПО), в процессе которого происходит каталитический синтез УНТ. Катализатор оказывает влияние на 4 такие важные параметры, как скорость роста, диаметр и другие показатели качества углеродных нанотрубок. Хотя в целом процессы, происходящие при росте, ясны, теория роста УНТ разработана недостаточно. Существующие модели роста не в состоянии описать всего разнообразия получаемых результатов. Слабо изучены механизмы действия катализатора. Продукты пиролиза углеводородов весьма разнообразны, при этом величины констант, определяющих возникновение того или иного продукта, известны недостаточно точно. Ограничено число контролируемых параметров: температура рабочей зоны, скорость движения газового потока, соотношение реагентов на входе и выход готового продукта. Это не позволяет судить о разнообразии физико-химических процессов, происходящих в реакторе, в зоне роста нанотрубок. Технологический процесс роста УНТ необходимо понимать более полно, для этого следует осуществлять его моделирование.

Таким образом, для развития эффективного производства и использования углеродных наноматериалов важным является разработка теории роста УНВ и УНТ. Необходимо учесть, что на процесс образования нанотрубки существенное влияние оказывает поверхностное натяжение капли катализатора, из которой происходит рост нанотрубки. Доля свободной энергии, приходящейся на поверхностность этой капли, увеличивается с уменьшением её радиуса. Это приводит к размерным мезаскопическим эффектам в катализаторе, которые проявляются, в том числе в уменьшении температуры плавления с уменьшением размеров капли. Размеры капли катализатора оказывают влияние на другие важные процессы, происходящие при росте нанотрубки.

Необходимо разработать модель, которая позволит рассчитать параметры кластеров катализатора, определяющих свойства растущих углеродных нанотрубок. Такая модель разрабатывается и апробируется экспериментально в данной работе.

В связи с вышесказанным тема диссертации является актуальной.

Цели и задачи работы

Целью данной работы является разработка термодинамической модели гомогенной и гетерогенной нуклеации кластеров катализаторов, а также её экспериментальная проверка и определение параметров, определяющих распределение кластеров катализаторов по размерам.

Для достижения данной цели решаются следующие задачи:

- Разрабатывается термодинамика образования кластеров катализаторов и вычисляется теоретическое распределение кластеров по размерам.

- Проводится моделирование образования кластеров методом Монте-Карло. Результаты данного моделирования сравниваются с результатами термодинамических расчетов.

- Выполняются эксперименты по формированию кластеров железа, методом ХПО, с использованием в качестве источника для кластеров катализатора ферроцена, пиролиз которого осуществлялся при различных условиях.

- Разрабатываются алгоритмы и вычисляются величины параметров образования кластеров катализаторов, в том числе температурной зависимости коэффициентов от поверхностного натяжения на границах наноразмерных кластеров с газовой средой и подложкой, а также влияние этих параметров на распределение кластеров по размеру.

Научная новизна

- Развита термодинамика гомогенного и гетерогенного образования кластеров катализаторов. Вычислено распределение кластеров по размерам и показано, что определяющую роль в величине моментов этого распределения играет эффективный коэффициент поверхностного натяжения, который является комбинацией коэффициентов поверхностного натяжения границ кластер - газовая среда, подложка - газовая среда, подложка - кластер.

- Разработан алгоритм моделирования, основанный на методе Монте-Карло. По этому алгоритму рассчитана гистограмма распределения кластеров по размерам, которая согласуется с результатами термодинамических расчетов.

- Экспериментально подтверждены результаты термодинамической теории и расчетов по методу Монте-Карло. Сопоставление экспериментально полученных распределений кластеров по размерам с результатами теоретических расчетов позволило определить коэффициенты поверхностного натяжения на границах раздела кластера, образующегося в результате пиролиза ферроцена, с внешней средой.

- Показано, что характерные коэффициенты поверхностного натяжения и наиболее вероятный радиус кластера существенно зависят от температуры. Вычислены эти зависимости, что дает возможность прогнозировать размеры кластеров в зависимости от параметров синтеза, в частности температуры.

- Показано, что количеством кластеров определенного размера можно управлять, изменяя активность железа в газовой фазе, которая, в свою очередь, определятся температурами в рабочей зоне и зоне сублимации ферроцена, а также скоростью потока газа-носителя.

Практическая ценность

-Полученные в работе теоретические и экспериментальные результаты позволили вычислить значения коэффициентов поверхностного натяжения, определяющих распределение кластеров катализаторов по размеру. Получены аналитические зависимости коэффициента поверхностного натяжения и размеры кластеров от температуры. Это позволяет восстанавливать функцию распределения кластеров по размерам, задавая температуры в рабочей зоне и в области сублимации ферроцена. Тем самым определены важные технологические параметры, изменение которых позволяет управлять размерами кластеров.

- Проведенные термодинамические расчеты позволили установить связь между температурой сублимации ферроцена, скоростью потока газа-носителя и температурой в рабочей зоне реактора с концентрацией кластеров определенного размера. Это дает возможность, изменяя параметры технологического процесса, управлять концентрацией кластеров и, соответственно, плотностью нанотрубок в пучке при выращивании их на подожке с заданными характеристиками.

Основные положения выносимые на защиту

1. Комбинацию коэффициентов поверхностного натяжения границ раздела фаз: кластер - газовая среда, подложка - газовая среда, подложка -кластер можно заменить эффективным коэффициентом поверхностного натяжения.

2. Функция распределения кластеров по размерам имеет асимметричную колоколообразную форму. Нарастающая часть функции зависит от величины эффективного коэффициента поверхностного натяжения.

3. Моделирование по методу Монте-Карло подтверждает результаты термодинамических расчетов и дает возможность проанализировать влияние температуры на поверхностное натяжение кластеров.

4. Эксперименты по выращиванию кластеров катализаторов согласуются с результатами теоретических расчетов и моделирования по методу Монте-Карло и позволяют вычислить коэффициенты поверхностного натяжения на границах кластер - газовая среда, подложка - газовая среда, подложка - кластер.

5. Разработанная термодинамическая модель позволяет повысить управляемость технологическими процессами и, соответственно, плотностью нанотрубок в пучке при выращивании их на подожке с заданными характеристиками.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы представлены на XI и XIII Международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» и в материалах Всероссийской школы «Физические проблемы наноэлектроники, нанотехнологий и микросистем».

Личный вклад автора

С непосредственным участием автора под руководством профессора С. В. Булярского была разработаны термодинамическая модель формирования металлических кластеров и модель на основе метода Монте-Карло, а также проведено сопоставление результатов с экспериментальными данными.

Достоверность

Обоснованность результатов диссертационного исследования достигается:

- проверкой теоретических положений экспериментальными исследованиями;

- согласованием новых положений с уже известными теоретическими положениями науки и экспериментальными данными других авторов;

- публикациями основных результатов работы в рецензируемых центральных изданиях;

- обсуждением результатов диссертации на конференциях и симпозиумах, получением рецензий от ведущих специалистов.

Публикации

Опубликовано девять работ, в том числе пять в изданиях ВАК. Четыре статьи опубликованы в трудах Международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» и Всероссийской школы «Физические проблемы наноэлектроники, нанотехнологий и микросистем».

Структура и объем работы

Работа изложена на 118 страницах печатного текста, содержит 38 рисунков, 6 таблиц, библиографию из 161 наименования. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложения.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Цыганцов, Андрей Валерьевич

Основные выводы

1. В работе развита термодинамика гомогенного и гетерогенного образования кластеров катализаторов. Вычислено распределение кластеров по размерам и показано, что определяющую роль в величине моментов этого распределения играет эффективный коэффициент поверхностного натяжения, который является комбинацией коэффициентов поверхностного натяжения границ кластер - газовая среда, подложка - газовая среда, подложка - кластер. Данная теоретическая модель легла в основу расчетов технологических параметров, определяющих формирование кластеров.

2. Физико-математическое моделирование, основанное на методе Монте-Карло, позволило рассчитать гистограмму распределения кластеров по размерам, которая согласуется с результатами термодинамических расчетов.

3. Экспериментально подтверждены результаты термодинамической теории и расчетов по методу Монте-Карло. Сопоставление экспериментально полученных распределений кластеров по размерам с результатами теоретических расчетов позволило определить коэффициенты поверхностного натяжения на границах раздела кластера, образующегося в результате пиролиза ферроцена, с внешней средой.

4. Показано, что характерные коэффициенты поверхностного натяжения и наиболее вероятный радиус кластера существенно зависят от температуры. Вычислены эти зависимости, что дает возможность прогнозировать размеры кластеров в зависимости от параметров синтеза, в частности температуры. Это позволяет восстанавливать функцию распределения кластеров по размерам, задавая температуры в рабочей зоне и в области сублимации ферроцена. Полученные в работе параметры позволяют предсказывать размеры кластеров путем вычисления соответствующего распределения.

5. Показано, что размеры кластеров катализаторов определяются температурой их формирования, веществом катализатора и веществом подложки. Подложка вместе с катализатором имеет эффективное поверхностное натяжение, которое определяется тремя составляющими поверхностного натяжения: коэффициентом поверхностного натяжения вещества катализатора с вакуумом, подложки с вакуумом и катализатора с подложкой. Количеством кластеров определенного размера можно управлять, изменяя активность железа в газовой фазе, которая, в свою очередь, определятся температурами в рабочей зоне и зоне сублимации ферроцена, а также скоростью потока газа-носителя. Проведенные термодинамические расчеты позволили установить связь между температурой сублимации ферроцена, скоростью потока газа-носителя и температурой в рабочей зоне реактора с концентрацией кластеров определенного размера. Это дает возможность, изменяя параметры технологического процесса, управлять концентрацией кластеров и, соответственно, плотностью нанотрубок в пучке при выращивании их на подожке с заданными характеристиками. Термодинамический анализ процессов показывает, что можно найти режимы, при которых на площадке кремния заданного размера будет расти одна нанотрубка.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях

1. Булярский C.B., Цыганцов A.B. Термодинамика формирования металлических кластеров // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2009. № 1. С. 139-144.

2. Булярский C.B., Цыганцов A.B., Павлов A.A., Пятилова О.В., Шаман Ю.П. Термодинамика формирования металлических кластеров // Труды международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы». 2009. С. 116-117.

3. Булярский C.B., Пятилова О.В., Цыганцов A.B. Роль поверхностного натяжения в формировании кластеров катализаторов при росте углеродных нанотрубок // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки.2009. № 3. С. 126-133.

4. Булярский C.B., Басаев A.C., Галперин В.А., Павлов A.A., Пятилова О.В., Цыганцов A.B., Шаман Ю.П. Термодинамика формирования кластеров катализаторов для роста углеродных нанотрубок // Известия высших учебных заведений. Электроника. 2010. № 1. С. 50-56.

5. Булярский C.B., Басаев A.C., Галперин В.А., Павлов A.A., Пятилова О.В., Цыганцов A.B., Шаман Ю.П. Расчет параметров нуклеации кластеров катализаторов для роста углеродных нанотрубок // Известия высших учебных заведений. Электроника. 2010. № 3. С. 38-43.

6. Булярский C.B., Басаев A.C., Галперин В.А., Павлов A.A., Пятилова О.В., Цыганцов A.B., Шаман Ю.П. Гомогенное и гетерогенное формирование кластеров катализаторов для роста углеродных нанотрубок // Нано- и микросистемная техника. 2010. № 7. С. 2-8.

7. Булярский C.B., Басаев A.C., Галперин В.А., Павлов A.A., Пятилова О.В., Цыганцов A.B., Шаман Ю.П. Термодинамика формирования кластеров катализаторов для роста углеродных нанотрубок // Труды школы

Физические проблемы наноэлектроники, нанотехнологий и микросистем». 2011.С. 3-10.

8. Булярский C.B., Басаев A.C., Галперин В.А., Павлов A.A., Пятилова О.В., Цыганцов A.B., Шаман Ю.П. Скорость роста углеродных нанотрубок // Труды международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы». 2011. С. 4-5.

9. Булярский C.B., Басаев A.C., Галперин В.А., Павлов A.A., Пятилова О.В., Цыганцов A.B., Шаман Ю.П. Рост углеродных нанотрубок при окислении катализатора // Труды международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы». 2011. С. 6-8.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Цыганцов, Андрей Валерьевич, 2011 год

1. Ijima S. Helical microtubules of graphite carbon // Nature 354,1991. P. 56-58.

2. Ijima S. //Nature. 1991. V.354. P.6348-6352.

3. Ijima S. Ichihashi T. Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter //Nature. 1993. V. 363. P. 603-605.

4. Ткачев А.Г., Золотухин И.В. Аппаратура и методы синтеза твердотельных наноструткр // М.: Машиностоение, 2007. 316 с.

5. Елецкий А.В. Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства // УФН. 2002. Т. 172, № 4. С. 401-438.

6. Елецкий А.В. Сорбционные свойства углеродных наноструктур // УФН. 2004. Т. 174, № 11. С. 1192-1231.

7. Charlier J.S., Iijima S. Growth Mechanisms of Carbon Nanotubes // Topics Appl. Phys. 80. 2001. P. 55-81.

8. Алексеев Н.И. Термодинамика образования капель расплава углерода в металлическом катализаторе // Журнал технической физики. 2004. Т. 74. №8. С.45-50.

9. Saito Y., Koyama Т., Kowalata К.// Z. Phys. D. 1997. V.40. P. 421424

10. Lamouroux E., Serp P., Kalck P. Catalytic «Routes Towards Single Wall Carbon»// Nanotubes Catalysis Reviews. 2007. V 49. P. 341-405.

11. Hanter J.M., fye J.L., Jarrold M.F.// J. Chem. Phys. 1993. V.3. P. 1785-1795.

12. Hanter J.M., fye J.L., Roskamp E.J., Jarrold M.F // J. Phys. Chem. 1998. V.3.P. 1810-1818.

13. Kiang C.H, Goddard W.A. Phys. Rev. Lett. 1996. V 76, P. 2515

14. Cheng H.M., Li F., Su G., Pan H.Y., He L.L., Sun X., Dresslhaus M. S. Appl. Phys. Lett. // 1998. V. 72, P. 3282.

15. Lee Y.H., Kim S.-G., Jund P., Tomanek D. Phys. Rev. Lett. // 1997. V. 78, P. 2393.

16. Alstrup I. // J. Catal. 1988. V. 109. P. 241.

17. Fields C.L., Pitts J.R., Hale M.J., Bingham C., Lewandowski A., King D.E. // J. Phys. Chem. 1993. V. 97. P. 8701.

18. De Bokx P.K., Kock A.J.H.M., Klop W., Geus J. W. J. Catal. //1980 V. 96. P. 454.

19. Baker R.T.K., Barber M.A., Harris P.S., Feates F.S. J. Catal. // 1972. V. 26. P. 51.

20. Булярский C.B., Фистуль В.И. «Термодинамика и кинетика взаимодействующих дефектов в полупроводниках» // М: Наука. 1997. 400 с.

21. Булярский C.B., Светухин В.В. «Физические основы управления дефектообразованием в полупроводниках» // Ульяновск: УлГУ. 2002. 386 с.

22. Gavillet J., Loiseau A., Journet С., Ducastelle F. Phys. Rev. Lett. // 2001. V. 87, P. 275-504.

23. Charlier J.-C., De Vita A., Blasé X., Car R. // Science. 1997 V. 275. P. 646.

24. Charlier J.-C., De Vita A., Blasé X., Car R. // Appl.Phys. 1997 V. 68, P. 627.

25. Robertson D.H., Brenner D.H., Mintwire J.W. // Phys. Rev. 1992. V. 45, 12592.

26. Maiti A., Bradée C.J., Roland C.M., Bernholc J. // Phys. Rev. 1995. V 52, 14850.

27. Maiti A., Bradée C.J., Roland C.M., Bernholc J. // Phys.Lett. 1995. V 236. P. 150.

28. Yang R. T., Doong S. J. Gas Separation by Pressure Swing Adsorption a Pore-Diffusion Model for Bulk Separation // Aiche Journal. 1985. V. 31, P. 1829-1842.

29. Yang R. T., Yang K. L. Evidence for Temperature-Driven Carbon Diffusion Mechanism of Coke Deposition on Catalysts. // Journal of Catalysis. 1985. V. 93, P.182-185.

30. Baker R. T. K., Barber M. A., Waite R. J., Harris P. S., Feates F. S., Nucleation and Growth of Carbon Deposits from Nickel Catalyzed Decomposition of Acetylene. //Journal of Catalysis. 1972. V. 26, P. 51-62.

31. Baker R. T. K., Harris P. S., Thomas R. B., Waite R. J. Formation of Filamentous Carbon from Iron, Cobalt and Chromium Catalyzed Decomposition of Acetylene //Journal of Catalysis. 1973. V. 30. P. 86-95.

32. Nielsen J. R., Trimm D. L. Mechanisms of Carbon Formation on Nickel- Containing Catalysts // Journal of Catalysis. 1977. V. 48, P. 155-165.

33. Baker R. T. K. Catalytic Growth of Carbon Filaments // Carbon. 1989. V. 27, P.315-323.34. li W.Z., Wen J.G., Ren Z.F. Effect of temperature on growth and structure of carbon nanotubs by chemical vapor deposition. // Appl.Phys. 2002. V. 74, P 397-402.

34. Shyu Y. M., Hong F. C. N. Low-temperature growth and field emission of aligned carbon nanotubes by chemical vapor deposition // Materials Chemistry and Physics. 2001. V. 72, P. 223-227.

35. Shyu Y. M., Hong F. C. N. The effects of pre-treatment and catalyst composition on growth of carbon nanofibers at low temperature // Diamond and Related Materials. 2001. V. 10, P. 1241-1245.

36. Laplaze D., Alvarez L., Guillard T., Badie J. M., Flamant G. Carbon nanotubes: dynamics of synthesis processes // Carbon. 2002. V. 40, P. 1621-1634.

37. Hata K., Futaba D. N., Mizuno K., Namai T., Yumura M., Iijima S. Waterassisted highly efficient synthesis of impurity-free single-waited carbon nanotubes // Science. 2004. V. 306, P. 1362-1364.

38. Kim M. J., Nicholas N., Kittrell C., Haroz E., Shan H. W., Wainerdi T. J., Lee S., Schmidt H. K., Smalley R. E., Hauge R. H. Efficient transfer of a

39. VASWNT film by a flip-over technique // Journal of the American Chemical Society. 2006. V. 128. P. 9312-9313.

40. Babic B., Furer J., Iqbal M., Schonenberger C. Suitability of carbon nanotubes grown by chemical vapor deposition for electrical devices // 2004.

41. Buestero I, Garcia A., Rincón I., Arteche A. Control of the Properties of Carbon Nanotubes Synthesized by CVD for Application in Electrochemical Biosensors // Microchim. 2006. V. 152. P. 239-247.

42. Didik A.A., Kololov V.I., Hallmeier K.H. Low-temperature Growth of Carbon Nanotubes // Inorganic Matirials. 2003. V. 39. P. 583-587.

43. Hernadi K., Fonseca A., Nagy J. B., Bernaerts D., Lucas A. A. Fe-catalyzed carbon nanotube formation // Carbon. 1996. V. 34, P. 1249-1257.

44. Su M., Zheng B., Liu J. A scalable CVD method for the synthesis of singlewalled carbon nanotubes with high catalyst productivity // Chemical Physics Letters. 2000. V. 322. P. 321-326.

45. Colomer J. F., Bister G., Willems I., Konya Z., Fonseca A., Van Tendeloo G., Nagy J. B. Synthesis of single-wall carbon nanotubes by catalytic decomposition of hydrocarbons // Chemical Communications. 1999. P. 1343-1344.

46. Andrews R., Weisenberger M. C. Carbon nanotube polymer composites // Current Opinion in Solid State & Materials Science,. 2004. V. 8. P. 31-37.

47. Kornelius, N., Jinsub, C., Kathrin S. Self-ordering regimes of porous alumina: the 10% porosity rule // Nano Letters. 2002. V. 2(7). P. 677—680.

48. Lee J. S., Gu G. H., Kim H. Growth of carbon nanotubes on anodic aluminum oxide templates: Fabrication of a Tube-in-Tube and Linearly Joined Tube // Chemistry of Materials. 2001. V. 13(7). P. 2387—2391.

49. Mun J. K., Jong H., Jong, B. P. Growth characteristics of carbon nanotubes via aluminum nanopore template on Si substrate using PECVD // Thin Solid Films. 2003. V. 435(1-2). P. 312—317.

50. Lee J. S., Gu G. H., Kim H. Well-ordered Co nanowire arrays for aligned carbon nanotube arrays // Synthetic metals. 2001. V. 124(2-3). P. 307—310.

51. Davydov D. N., Sattari P. A., Almawlawi D. et al. Field emitters based on porous aluminum oxide templates // Journal of Applied Physics. 1999. V. 86(46). P. 3983—3987.

52. Wan Y. J., Kulkarni N. N., Shih C. K. et al. Electric characterization of individual carbon nanotuebs grown in nanoporous anodic alumina templates // Applied Physics Letters. 2004. V. 84(7). P. 1177—1179.

53. Tatsuya I., Taiko M., Tohru D. Multiwalled carbon nanotubes growth in anodic alumina nanoholes // Applied Physics Letters. 1999. V. 75(14). P. 2044—2046.

54. Jeong S. H., Hwang, H. Y., Hwang, S. K. et al. Carbon nanotubes based on anodic aluminum oxide nano-template // Carbon. 2004. V. 42(10). P. 2073—2080.

55. Gao H., Mu C., Wang F. et al. Field emission of large-area and graphitized carbon nanotube array on anodic aluminum oxide template // Journal of Applied Physics. 2003. V. 93(9). P. 5602—5605.

56. Yu G., Wfing S., Gong J., Zhu D., He S., Li Y., Zhu Z. Synthesis of carbon nanotube arrays using ethanol in porous anodic aluminum oxide template // Chinese Science Bulletin. 2005. V. 50. P. 1097—1100.

57. Fan S., Chapline, M. G., Franklin, N. R. et al. Self-oriented regular arrays of carbon nanotubes and their field emission properties // Science. 1999. V. 283(5401). P. 512—514.

58. Li Y. , Kim W., Zhang Y. G. et al. Growth of single-walled carbon nanotubes from discrete catalytic nanoparticles of various sizes // Journal of Physical Chemistry B. 2001. V. 105(46). P. 11424— 11431.

59. Im W. S., Cho Y. S., Choi G. S. et al. Stepped carbon nanotubes synthesized in anodic aluminum oxide templates // Diamond and Related Materials. 2004. V. 13(4-8). P. 1214—1217.

60. Popov V.N., Lambin P. Carbon Nanotubes //2006. P. 59-60.

61. Jung Y. J., Wei B., Vajtai R., Ajayan P. M. Mechanism of Selective Growth of Carbon Nanotubes on Si02/Si Patterns / /Nano Lett. 2003. V. 3. P. 561564.

62. Simmons J. M., Nichols B. M., Marcus M. S. et all. Critical Oxide Thickness for Efficient Single-walled Carbon Nanotube Growth on Silicon Using Thin Si02 Diffusion Barriers // Smal. 2007. V.5. P.902-909.

63. Armitage N.P., Gabriel J.-C.P., Gruner G. Quasi-Langmuir-Blodgett Thin Film Deposition of Carbon Nanotubes// arXiv:cond-mat/0307712vl cond-mat.mtrl-sci. 29 Jul 2003.

64. Huang S., Cai X., Liu J. Carbon Nanotubes grown by "fast-heating" mechanism.// Nano Letters. 2004. V. 4(6). P. 1025.

65. Oberlin A., Endo M., Koyama T., Crystl J. Filamentous growth of carbon through benzene decomposition// Growth. 1976. V. 32 P. 335.

66. Loiseau A., Launous P., Petit P. Understanding Carbon nanotubes // Springer. 2006. P. 552.

67. Ajayan P.M., Ebbesen T. W. Rep. Prog. Phys // 1997. V. 60. P. 1025.

68. Endo M., Kroto H.W. Preparation and characterisation of C60(ferrocene)2 // Phys Chem. 1992. V. 96. P. 6941-6944.

69. Iijima S., Ichihashi T., Ando Y. // Nature. 1992. V. 356. P. 776.

70. Gamaly E.G., Ebbesen T.W. // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. P. 2083.

71. Dai H., Rinzler A. G., Nikolaev P., Thess A., Colbert D. T., Smalley R. E. Single-wall nanotubes produced by metal-catalyzed disproportionation of carbon monoxide // Chem. Phys. Lett. 1996. V. 260. P. 471-475.

72. Shibuta Y., Maruyama S. Molecular dynamics simulation of generation process of SWNTs // Physica B. 2002. V. 323. P. 187-189.

73. Cassell A. M., Raymakers J. A., Kong J., Dai H. Large scale CVD synthesis of single-walled carbon nanotubes // J. Phys. Chem. B. 1999. V. 103. P. 6484- 6492.

74. Gavillet J., Loiseau A., Journet C., Willaime F., Ducastelle F., Charlier J. C. Root growth mechanism for single-wall carbon nanotubes // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 87. P. 275-304.

75. Ding F., Bolton K., Rosen A. Molecular dynamics study of SWNT growth on catalyst particles without temperature gradients // Comput. Mater. Sci. 2006. V. 35. P. 243-246.

76. Brenner D. W., Shenderova O. A., Harrison J. A., Stuart S. J., Ni B., Sinnott S. B. A second-generation reactive empirical bond order (REBO) potential energy expression for hydrocarbons // J. Phys. Cond. Matter. 2002. V. 14. P. 783802.

77. Tersoff J. New empirical approach for the structure and energy of covalent systems // Phys. Rev. B 1988. V. 37. P. 6991-7000.

78. Tersoff J. Modeling solid-state chemistry: Interatomic potentials for multicomponent systems // Phys. Rev. B 1989. V. 39. P. 5566-5568.

79. Brenner D. W. Empirical potential for hydrocarbons for use in simulating the chemical vapor-deposition of diamond fifi 1ms // Phys. Rev. B 1990. V. 42. P. 9458- 9471.

80. Shang H. Y., Liu C. G. XPS study of carbon nanotube supported CoMo catalysts // Abstracts of Papers of the American Chemical Society. 2004. V. 227. P. 230.

81. Wang Y. F, Liu H. R, Xu X. X, Shao Y., Cao X. W., Hu S. F, Liu Y. Y., Lan G. X. Raman scattering of single-wall carbon nanotubes produced using Y/Ni catalyst // Spectroscopy and Spectral Analysis. 2002. V. 22, P. 580-583.

82. Seraphin S., Zhou D. Single-Walled Carbon Nanotubes Produced at High-Yield by Mixed Catalysts // Applied Physics Letters. 1994. V. 64, P. 20872089.

83. Cassell A. M., Verma S., Delzeit L., Meyyappan M., Han J. Combinatorial optimization of heterogeneous catalysts used in the growth of carbon nanotubes // Langmuir. 2001. V. 17. P. 260-264.

84. Zhu L. В., Xu J. W., Xiu Y. H., Sun Y. Y., Hess D. W., Wong C. P. Growth and electrical characterization of high-aspect-ratio carbon nanotube arrays // Carbon. 2006. V. 44. P. 253-258.

85. Nikolaev P., Bronikowski M. J., Bradley R. K., Rohmund F., Colbert D. Т., Smith K. A., Smalley R. E. Gas-phase catalytic growth of single-walled carbon nanotubes from carbon monoxide // Chemical Physics Letters. 1999. V. 313. P. 91-97.

86. Lee C. J., Park J., Yu J. A. Catalyst effect on carbon nanotubes synthesized by thermal chemical vapor deposition // Chemical Physics Letters. 2002. V. 360, P. 250-255.

87. Andrews R., Jacques D., Qian D. L., Rantell T. Multiwall carbon nanotubes: Synthesis and application // Accounts of Chemical Research. 2002. V. 35. P. 1008- 1017.

88. Fazle Kibria AK.M., Mo Y.H., Nahm K.S. Synhtesis of carbon nanotubes over nickel-iron catalysts supported on alumina under controlled conditions // Catalysis Letters. 2001. V.71. P. 3-4.

89. Valentini L., Kenny J. M., Lozzi L., Santucci S. Formation of carbon nanotubes by plasma enhanced chemical vapor deposition: Role of nitrogen and catalyst layer thickness // Journal of Applied Physics. 2002. V. 92, P. 6188-6194.

90. Larsson P., Larsson J. A., Ahuja, R., Ding, F., Yakobson В. I., Duan H. M., Rosen A., Bolton K. Calculating carbon nanotube-catalyst adhesion strengths // Phys. Rev. В 2007. V. 75, 115419.

91. Zhu W., Rosen A., Bolton K. Changes in single-walled carbon nanotube chirality during growth and regrowth // J.Chem. Phys. 2008. V. 128, 124708.

92. Фистуль В.И. Сильнолегированные полупроводники // M.: Наука, 1967.415 с.

93. Крегер Ф. Химия несовершенных кристаллов // М.: Мир, 1969. 654 с.

94. Свелин Р. А. Термодинамика твердого состояния // М.: Металлургия, 1968. 314 с.

95. Bulyarsky S.V., Oleinicov V. P. // Phys. Stas. Sol. (b). 1988. V.146. P. 439-447.

96. Булярский С.В., Грушко Н. С. Генерационно-рекомбиционные процессы в активных элементах // М.: Издательство Московского университета. 1995. 250 с.

97. Vesselenyi I., Neiesz К., Siska A., Konya Z. Production of Carbon Nanotubes on different metalsuported catalysts // React. Kinet. Catal. Lett. 2001. V. 74. № 2. P. 329.

98. Jung Y.J., Wei В., Vajtai R., Ajain P.M., Homma Y., et all // Nanoletters. 2003. V. 3. №4. P. 561.

99. Кукушкин C.A., Осипов A.B. Процессы конденсации тонких пленок //УФН. 1998. Т. 68, № 10, с. 1083-1116.

100. К. К. Nanda Pramana. Comparison of melting temperature according to HMM, LNG and LSM // J. Phys. 2009. V. 72. №4. P. 617.

101. Булярский C.B., Цыганцов A.B. Термодинамика формирования металлических кластеров // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2009. № 1. С. 139-144.

102. Кидяров Б.И. Термодинамика образования кристаллических нанозародышей из жидкой фазы // Журнал структурной химии. 2004. Т. 45. С. 32-37.

103. Tolman R.C. J. Chem Phys.// 1949. 17. №2, P. 333.

104. Schermelzer J.W.P. // Mater. Phys. B. 2003. V. 6. P. 21.

105. Samsonov V.M., Malkov O.A. // Central European J. of Physics. 2004. Vol. 2(1). P. 90

106. Qi W.H., Wang M.P. // Materials Chemistry and Physics. 2004. V. 88. P. 280.

107. Гладких Н.Т., Дукаров С.В., Крышталь А.П., Ларин В.И., Сухов В.Н. Поверхностные явления и фазовые превращения в конденсированных пленках // Харьков: ХНУ им. В.Н.Каразина. 2004.

108. Коротков П.К., Орквасов Т.А., Созаев В.А. Размерный эффект контактного плавления металлов // Письма в ЖТФ. 2006. Т. 32, вып. 2. С. 2838.

109. Русанов А.И. Удивительный мир наноструктур// Журнал общей химии, 2002, Т.72, вып.4, С.532-549

110. Самсонов В.М., Хашин A.B. Термодинамические подходы к проблеме фазового состояния наночастиц // Конденсированные среды и межфазные границы. 2004. т.9. №4. С. 387-391.

111. Samsonov V.M., Malkov O.A. // Central European J. of Physics. 2004. V. 2(1). P. 90.

112. Смирнов Б.М. // УФН. 1997. Т. 167. №10. С. 1169.

113. M.H. Магомедов, ФТТ, 46, №5, 924, (2004)

114. Bulyarsky S.V., Oleinicov V.P. // Phys. Stas. Sol. (b). 1987. V. 141. P. K7

115. Булярский С.В., Басаев A.C., Галперин В.А., Павлов A.A., Пятилова О.В., Цыганцов A.B., Шаман Ю.П. Гомогенное и гетерогенное формирование кластеров катализаторов для роста углеродных нанотрубок // Нано- и микросистемная техника. 2010. № 7. С. 2-8.

116. Двуреченский А.В. Зиновьев В.А. Марков В.А. Механизм структурных изменений поверхности Si(lll) при импульсном воздействии низкоэнергетическими ионами в процессе эпитаксии из молекулярного пучка, ЖТЭФ, 1998, 114, вып. 6(12) 2055-2056с.

117. Koukitu A. Kumagai Y. Seki Н. Termodynamic Análisis of the MOVRE Growth of InAIN phys. stat. sol. (a ) // 2000. V. 180, 115. P. 115-120.

118. Биндер А. Методы Монте-Карло в статистеческой физике // М. Наука. 1981.

119. Зверев А.В., Неизвестный И.Г., Шварц H.JL, Яновицкая З.Ш. , Решеточная Монте-Карло модель SiOx-слоев // Микроэлектроника. 1999. V, 28. Р. 377.

120. Новиков П.Л., Александров Л.Н., Двуреченский А.В., Зиновьев В.А. Механизм эпитаксии кремния на пористых слоях кремния // Письма в ЖЭТФ. 1998. т.67, в.7 С. 512-517.

121. Львов П.Е., Светухин В.В. Кластеризация в газах и закон соответствия сосотояний // Письма в ЖТФ. 2002. Т. 28, В. 12. С. 72-79.

122. Исихара А. Статистическая физика // М. Мир. 1973, 471с.

123. Kratschmer W., Lamb К., Fostiropoulos D., Huffman R. Solid Сбо; A new form of carbon // Nature. 1990. V7. P. 354-358.

124. Ebbesen T. W., Ajayan P. M. Large-Scale Synthesis of Carbon Nanotubes //Nature. 1992. V. 358. P. 220-222.

125. Bethune D. S., Kiang С. H., Devries M. S., Gorman G., Savoy R., Vazquez J., Beyers R. Cobalt-Catalyzed Growth of Carbon Nanotubes with Single-Atomic Layerwalls // Nature. 1993. V. 363. P. 605-607.

126. Razafinimanana M., Pacheco M., Monthioux M., Allouche H., Lange

127. H., Huczko A., Gleizes A. Spectroscopic study of an electric arc with Gd and Fe111doped anodes for the carbon nanotube formation // Proc. 25th Int. Conf. on Phenomena in Ionized Gases, ed. by E. Goto. 2001. P. 297-298

128. Razafinimanana M., Pacheco M., Monthioux M., Allouche H., Lange

129. H., Huczko A., Gleizes A., Goze C., Bernier P., Sogabe T. Influence of dopedgraphite electrode in electric arc for the formation of single wall carbon nanotubes th

130. Proc. 6n Eur. Conf. on Thermal Plasma Processes Progress in Plasma Processing of Materials. 2000. P. 649-654

131. Pacheco M., Monthioux M., Razafinimanana M., Donadieu L., Allouche H., Caprais N., Gleizes A. New factors controlling the formation of singlewall carbon nanotubes by arc plasma // Proc. Carbon. 2002.

132. Monthioux M., Pacheco M., Allouche H., Razafinimanana M., Caprais N., Donnadieu L., Gleizes A. New data about the formation of SWNTs by the electric arc method // Electronic Properties of Molecular Nanostructures, AIP Conf. Proc. 2002. P. 182-185.

133. Lange H., Huczko A., Sioda M., Pacheco M., Razafinimanana M., Gleizes A. Influence of gadolinium on carbon arc plasma and formation of fullerenes and nanotubes // Plasma Chem. Plasma Process. 2002. V. 22. P. 523536.

134. Yudasaka, M. Mechanism of the effect of NiCo, Ni and Co catalysts on the yield of single-wall carbon nanotubes formed bypulsed Nd:YAG laser ablation / M. Yudasaka et al. // Journal of Physical Chemistry. 1999. V. 103. P. 6224 6229.

135. Eklund P.C. et al. Large-scale production of single-walled carbon nanotubes using ultrafast pulses from a free electron laser // Nano Letters. 2002. V. 2. P. 561 -566.

136. Ткачев А.Г., Золотухин И.В. Аппаратура и методы синтеза твердотельных наноструктур: монография // М.: Издательство Машиностроение-1. 2007. 316 с.

137. Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены : учеб. пособие // М. : Логос, 2006. 376 с.

138. Maser W.K. et al. Production of high-density single-walled nanotube material by a simple laser-ablation method // Chemical Physics Letters. 1998. V. 292. P. 587-593.

139. Bolshakov A.P. et al. A novel CW laser-powder method of carbon single-wall nanotubes production // Diamond and Related Materials. 2002. V. 11. P. 927-930.

140. Пул Ч., Оуэне Ф. Нанотехнологии // М: Техносфера, 2004. 327 с.

141. Amelinckx D. Bernaerts, Zhang X. В., Vantendeloo G., Vanlanduyt J. A Structure Model and Growth-Mechanism for Multishell Carbon Nanotubes // Science. 1995. V. 267, P. 1334-1338.

142. Thaib A., Martin G.A., Pinheiro P., Schouler M.C., Gadelle P. Formation of carbon nanotubes from the carbon monoxide disproportionation reaction over Co/A1203 and Co/Si02 catalysts // Catalysis Letter. 1999. V. 63. P. 135-141.

143. Kowalska E., Kowalczyk P., Radomska J., Czerwosz E., Wronka H. Bystrzejewwski M. Influence of High vacuum annealing treatment on some properties of carbon nanotubes // Journal of Nhermal Analysis and Calorimetry. 2006. V.l. P. 115-119.

144. Vesselenyi I, Niesz K., Siska A., Konya Z., Hernadi K., Hagy J.B., Kiricsi I. Production of carbon nanotubes on different metal supported catalysts // React. Kinet. Catal. Lett. 2001. V. 74. N.2. P. 329-336.

145. Terrones M., Ajayan P.M., Banhart F., Foley В., Seeger Т., Terrones H. N-doping and coalescence of carbon nanotubes: synthesis and electronic properties // Appl. Phys. 2002. V. 74. P. 355-361.

146. Laurent C., Peigney A. Carbon Nanotubes from oxide solid solution: a way to composite powders, composite materials and isolated nanotubes // Science and application of nanotubes, edited by Tomanek and Enbody. Kluwer academic. Plenum Publishers. 2000.

147. Vaseashta A. et. al. // Nanostructured and advanced Materials. P. 399402.

148. Золотухин И.В., Калинин Ю.Е., Ситников A.B., Ушакова А.Е. Способы получения упорядоченных углеродных нанотрубок и нановолокон методом химического осаждения из пара // Альтернативная энергетика и экология. 2006. №10.

149. Gregory G. Wildgoose,Craig E.Banks, Henry С. Leventis, and Richard G. Compton Chemically Modified Carbon nanotubes for Use in Electroanalysis Microchim Acta // 2006. V. 152. P. 187-214.

150. Дрица M.E. Свойства элементов // M: Металлургия. 1985. 672 с.

151. Сергеев Г.Б. Нанохимия // М: Изд-во МГУ. 2003. 345 с.

152. Tolman R.C. The defect of droplet size on surface tension // J. Chem. Phys. 1949. V.17. №2. P.333 338.

153. Nanda К. K. Size-dependent melting of nanoparticles: hundred yeas of thermodynamic model // Pramana J. Phys. 2009. V. 72 №4. P. 617- 623.

154. Рехвиашвили С.Ш., Костикова E.B. О температуре плавления наночастиц и наноструктурных веществ // Письма ЖТФ. 2006. Т. 32. №10. С. 50-55.

155. Рехиашвили С.Ш. // Письма ЖТФ. 2004 Т. 30. В.22. С. 50-55.

156. Яремко A.M., Валах М.Я., Джаган В.Н., Литвин П.М., Юхимчук В.А. Взаимосвязь минимумов поверхностной энергии самоиндуцированных наноостровков SiGe и их формы // ФТП. 2006. Т. 40. В.4. С. 393.

157. Samant К. M., Haram S. К., Kapoor S. Pramana journal of physics. Synthesis of carbon nanotubes by catalytic vapor decomposition (CVD) method: Optimization of various parameters for the maximum yield. // 2007. V. 68. N.l. P. 51-60

158. Самсонов В. M., Базулев А. Н., Сдобняков Н. Ю. О поверхностном натяжении малых объектов // Тез. Докл. X Российской конф. по теплофизическим свойствам вещества. Казань: КГТУ. 2002. С. 165-166.