Tugas 7. Metodologi Penelitian. "Review: CVD of CNT with Catalytic Nanoparticles"

CVD of Carbon Nanotubes with Catalytic Nanoparticles

Tamkang Journal of Science and Engineering, Vol. 10, No. 2, pp.103-106 (2007)

Jian-Yang Lin, Chun-Yu Co, Po-Jen Cheng 

• Apa yang menjadi Research Problem

Bagaimana pengaruh pembentukan CNT yang dihasilkan, ketika ditumbuhkan pada katalis yang berbeda yaitu: Ni dan Fe, dengan ketebalan lapisan yang berbeda. 

• Apa tujuan penelitian dilakukan

Untuk mengetahui pengaruh pembentukan CNT yang dihasilkan, ketika ditumbuhkan pada katalis yang berbeda yaitu: Ni dan Fe, dengan ketebalan lapisan yang berbeda. 

• Apa batasan/asumsi penelitian yang dilakukan

1. Menggunakan penyangga katalis lapisan SiO₂ ketebalan 40 nm
2. Katalis Fe/Ni dengan ketebalan 10 nm, 30 nm dan 50 nm.
3. Sumber gas CH₄/N₂ rasio 100/20
4. Temperatur 900^oC
5. Waktu deposisi 20 menit

• Apa hipotesa awal yang diajukan

Ketebalan lapisan, ukuran partikel katalis yang berbeda menghasilkan penumbuhan dan bentuk CNT yang berbeda pula. 

• Apakah hipotesa tersebut ditolak atau diterima

Ya, diterima

• Apa kesimpulan secara umum

Struktur CNT yang hasilkan menggunakan katalis Fe berbentuk spiral, curled (berbelok belok) dengan diameter 100-120 nm, sedangkan dengan katalis Ni memiliki struktur seperti bambu (bamboo-like), lurus dengan diameter 100-150 nm. 

• Apa yang dapat dilakukan untuk penelitian lanjutan

Mengkarakterisasi CNT yang dihasilkan menggunakan­x-ray diffraction, raman spectroscopy, dan x-ray photoemission untuk mengetahui komposisi, kekristalan, serta struktur inti dan dinding tabung.

• Apa yang harus anda lakukan jika akan melakukan penelitian lanjutan

Penggunaan katalis Ni dan Fe, menghasilkan CNT pada katalis Ni lebih sempurna dibandingkan dengan menggunakan katalis Fe. Dengan diameter yang semakin kecil seiring dengan menipisnya lapisan Ni.

Sehinga untuk melakukan penelitian lanjutan, dilakukan penumbuhan CNT menggunakan katalis Ni dengan ketebalan lapisan 10 nm. Pada variasi temperatur dan waktu deposisi, dilanjutkan dengan karakterisasi menggunakan SEM, TEM, XRD, Raman Spektroscopy dan X-ray photoemission . 

Penumbuhan CNT dengan katalis Ni

Penumbuhan CNT dengan katalis Fe

Tugas 6 Metodologi Penelitian "Review:Growth of highly oriented CNT by PE-HF-CVD"

Growth of highly oriented carbon nanotubes by plasma-enhanced hot filament chemical vapor deposition 

Applied Physics Letter, Volume 73, Number 26, 28 December 1998

0003-6951/98/73(26)/3845/3/$15.00

DOI: S0003-6951(98)01952-4

Z. P. Huang, J.W. Xu, Z.F.Ren, J.H. Wang, M.P. Siegal, P.N.Provencio 

• Apa yang menjadi Research Problem

Apakah intensitas plasma, rasio gas C₂H₂/NH ₃ dan laju aliran mempengaruhi dimensi (diameter dan panjang) dan keseragaman CNT 

• Apa tujuan penelitian dilakukan

Untuk mengetahui apakah intensitas plasma, rasio gas C₂H ₂/NH₃ dan laju aliran mempengaruhi dimensi (diameter dan panjang) dan keseragaman CNT 

• Apa batasan/asumsi penelitian yang dilakukan

1. Menggunakan tekanan 1 – 20 Torr
2. Ration achetylene/ammonia dari 1:2 sampai 1:10
3. Menggunakan substrat policristal dan kristal tunggal Ni
4. Temperatur dibawah 666^oC
5. Waktu penumbuhan dari 10 menit – 5 jam

• Apa hipotesa awal yang diajukan

Terdapat hubungan antara intensitas plasma, rasio gas C₂H ₂/NH₃ dan laju aliran terhadap dimensi (diameter dan panjang) dan keseragaman CNT 

• Apakah hipotesa tersebut ditolak atau diterima

Ya, diterima

• Apa kesimpulan secara umum

Intensitas plasma, rasio gas C₂H₂/NH₃ dan laju aliran mempengaruhi dimensi (diameter dan panjang) dan keseragaman CNT 

• Apa yang dapat dilakukan untuk penelitian lanjutan

Melakukan analisa lanjut terhadap hasil yang diperoleh, terkhusus pada rasio achetilena/ammonia 1:2, intensitas plasma 0.3A/700V/220W yang menghasilkan CNT dengan tinggi kurang dari 10mm dan diameter <100 nm. Untuk mengetahui sifat CNT yang terbentuk. 

• Apa yang harus anda lakukan jika akan melakukan penelitian lanjutan

Penelitian ini, melaporkan hasil dengan perlakuan berbagai variasi, yaitu variasi perbandingan gas achetilena/ammonia yang digunakan, variasi intensitas plasma dan variasi waktu penumbuhan. Sehingga, tidak diketahui faktor apa yang mempengaruhi perubahan tersebut.

Jika akan melanjutkan penelitian ini, saya akan melakukan satu variasi tertentu dalam satu perlakuan. Misal: Variasi perbandingan gas achetilena/ammonia yang digunakan, dengan intensitas plasma dan waktu penumbuhan yang tetap.

Tugas 5 Metodologi Penelitian "Review: Uniform patterned growth of CNT without surface C"

Uniform patterned growth of CNT without surface carbon 

Applied Physics Letter, Volume 79, Number 10, 3 September 2001

0003-6951/2001/79(10)/1534/3/$18.00

DOI: 10.1063/1.1400085

K.B.K. Teo, M. Chhowalla, G.A.J.Amaratunga, W.I.Milne 

• Apa yang menjadi Research Problem

1. Apakah melalui pola litografi penumbuhan CNT yang seragam dengan arah yang sejajar dapat dilakukan tanpa deposisi carbon amorf (a-C)

2. Apakah dengan menggunakan rasio gas C₂H₂ :NH₃ yang tepat dapat mengeliminasi carbon amorf (a-C). 

• Apa tujuan penelitian dilakukan

1. Mengetahui adanya penumbuhan CNT yang seragam dengan arah yang sejajar di lokasi yang tepat pada substrat Si melalui pola litografi tanpa deposisi carbon amorf (a-C)
2. Mengetahui ketiadaan carbon amorf a-C dengan memanfaatkan rasio gas C₂H₂:NH₃ yang tepat.


3. Apa batasan/asumsi penelitian yang dilakukan
1. Menggunakan metode PECVD
2. Menggunakan gas C₂H₂ 15%, 30%, 50% dan 75%.
3. Penumbuhan CNT sampai pada temperatur 700^oC


4. Apa hipotesa awal yang diajukan

1. Terjadi penumbuhan CNT yang seragam dengan arah yang sejajar di lokasi yang tepat pada substrat Si melalui pola litografi tanpa deposisi carbon amorf (a-C)

2. a-C hampir sepenuhnya dapat dihilangkan dari daerah yang tidak diinginkan dengan memanfaatkan pendekatan rasio gas deposisi dengan gas untuk mengetsa. 

5. Apakah hipotesa tersebut ditolak atau diterima
Ya, diterima.


6. Apa kesimpulan secara umum

1. Metode PECVD telah berhasil menumbuhkan CNT dengan arah yang sejajar

2. Rasio antara gas C₂H₂ dengan NH₃ yang sesuai berpeluang untuk menghilangkan permukaan karbon yang tidak diinginkan pada substrat di daerah yang tidak dipetakan

3. CNT dengan arah vertikal dan single telah berhasil dideposisikan 

7. Apa yang dapat dilakukan untuk penelitian lanjutan
Mengkarakterisasi CNT single yang telah dideposisikan

8. Apa yang harus anda lakukan jika akan melakukan penelitian lanjutan

Mengkarakterisasi sifat konduktivitas CNT yang dihasilkan untuk menghasilkan bahan semikonduktor dalam pembuatan device sel surya.

Tugas 4. Metodologi Penelitian. Review "Applied Surface Science 215 (2003) 201-208"

CVD growth of carbon nanotube films on nickel substrates

Applied Surface Science 215 (2003) 201 – 208

E.F. Kukovitsky, S.G. L’nov, N.A. Sainov, V.A. Shustov 

• Apa yang menjadi Research Problem

Apakah terdapat hubungan antara struktur lapisan subsurface katalis terhadap penumbuhan CNT beserta hubungannya dengan morphology CNT yang terbentuk. 

• Apa tujuan penelitian dilakukan

Mengetahui terdapatnya hubungan antara struktur lapisan subsurface logam terhadap penumbuhan CNT beserta hubungannya dengan morphology CNT yang terbentuk. 

• Apa batasan/asumsi penelitian yang dilakukan

a. Lembaran Ni polikristal ukuran (10 mm x 10 mm) sebagai substrat dengan rata-rata ukuran kristalin ~40mm.

i) Substrat 1 menggunakan chemical polishing untuk menghilangkan deformasi lapisan

ii) Substrat 2 menggunakan mechanical polishing.

iii) Substrat 3 menggunakan mechanical polishing yang terlebih dahulu lembaran Ni di anneling pada suhu 800^oC selama 2 jam dan dilapisi SiC dengan grid 1200 mesh.

iv) Substrat 4 dipolishing menggunakan pasta diamond.

v) Substrat 5 sama dengan substrat 3 yang selanjutnya dipolishing dengan pasta diamond yang sama. 

b. Kertas SiC dengan grid 600 mesh

c. CNT ditumbuhkan selama 20 menit dengan metode CVD, khusus untuk substrat 4 dan 5 di proses pada temperatur 700^oC dan 800^oC 

• Apa hipotesa awal yang diajukan

Karbon yang terbentuk akan sangat tinggi jika permukaan katalis kasar dan terdapat batas butir.

• Apakah hipotesa tersebut ditolak atau diterima

Ya, diterima.

• Apa kesimpulan secara umum

Proses pendeposisian karbon pada permukaan nanostucture Ni mengindikasikan bahwa terdapat hubungan antara aktifitas katalis dengan ukuran butir, dimana batas butir (grain boundary) tersebut sangat aktif pada tahap awal pendeposisian katalis karbon. Selain itu, pendeposisian karbon juga sangat bergantung pada tingkat kekasaran permukaan. 

• Apa yang dapat dilakukan untuk penelitian lanjutan

Mengacu pada hasil tersebut, maka peneliti (E.F. Kukovitsky, dkk) akan melakukan eksperimen untuk mengontrol diameter CNT melalui substrat Ni. 

• Apa yang harus anda lakukan jika akan melakukan penelitian lanjutan

Solar Sel merupakan device yang membutuhkan bahan semikonduktor dengan konduktivitas tinggi, salah satu bahan semikonduktor yang berkembang pada Sel Surya adalah CNT, dimana kualitas CNT tersebut salah satunya dapat ditentukan berdasarkan diameter CNT. Dengan diameter berbeda, saya akan melakukan pengukuran konduktivitas bahan, untuk mengetahui CNT dengan diameter tertentu yang memiliki konduktivitas listrik maksimum.