PAL SNU||2009||||KAPRA||||||허성렬, 조정현, 임선택, 김곤호||Korea||플라즈마 전처리는 탄소나노튜브 합성 전, 플라즈마 이온 조사를 통해 시편의 탄소나노튜브의 생성 핵인 촉매 형상을 조절하는 처리 공정이다. 플라즈마 전처리 과정은 탄소나노튜브의 직경 및 길이를 조절할 수 있기 때문에 플라즈마 화학기상증착법을 포함한 여러 탄소나노튜브 합성 공정 전에 널리 이용된다. 본 연구에서는 플라즈마 진단과 SRIM (stopping and range of ions in matter) 코드를 이용하여 플라즈마 이온 조사에 의한 탄소나노튜브 촉매 시편 (Ni 5 nm/Ti 50 nm)의 전처리 효과를 모델링하였고, 플라즈마 화학기상증착법을 이용한 탄소나노튜브 합성 실험을 통해 확인하였다. 플라즈마 전처리는 아르곤 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하였고, 전처리 시간을 조절하여 이온의 조사량을 변화시켰다. Langmuir 탐침을 이용하여 측정한 촉매 시편 근처의 플라즈마 밀도는 3×108 cm-3이고, 입사되는 이온 에너지는 108 eV이었다. SRIM 코드를 사용하여 플라즈마 전처리 식각에 의한 촉매 층의 두께 및 거칠기 변화를 예측해보았다. 플라즈마 전처리에서 이온 조사량을 늘릴수록 시편의 촉매 두께는 Ar 이온 식각에 의해 점점 얇아지고, 탄소나노튜브 촉매의 크기는 작아졌다. 이온 조사량의 증가에 따라 탄소나노튜브의 길이는 길어지고, 직경은 작아질 것이다. 하지만 Ni 층이 특정 두께보다 얇을 때에는 이온에 의해 Ti 층이 Ni 층로 올라가는 Ni / Ti 섞임 현상이 일어났다. 촉매인 Ni 층을 덮은 Ti 층은 탄소나노튜브 합성을 방해할 것이다. 모델링 결과, 이온조사량을 늘릴수록 촉매의 거칠기는 완화되었으며 작은 촉매 돌출부의 개수는 늘었고, 탄소나노튜브의 수밀도는 증가할 것이다. 플라즈마 전처리 후에 메탄 / 수소 플라즈마 화학기상증착법을 이용한 탄소나노튜브 합성 실험을 수행하였고, 모델링 결과가 같은 결과를 얻었다. 플라즈마 전처리를 통해 탄소나노튜브의 직경, 길이 및 수밀도를 정량적으로 조절할 수 있었다.