碳化鈦是具有金屬光澤的灰黑色晶體，其晶體結(jié)構(gòu)屬于面心立方結(jié)構(gòu)，具有共價鍵、金屬鍵和離子鍵。多種價鍵使其具備很多類似金屬的特性，熔點高、沸點高、硬度僅次于金剛石、導電、導熱性好，以及在高溫和腐蝕性環(huán)境中具有極好的穩(wěn)定性?；谝陨咸匦?，碳化鈦可廣泛應用于機械工業(yè)、微電子學等領域，常用作切削工具、耐磨材料以及復合材料的增強材料。另外，具有特殊形貌的碳化鈦納米材料在場發(fā)射、電化學等領域表現(xiàn)出優(yōu)異的特性。因此，制備一維納米碳化鈦材料并對其進行進一步的應用具有極其重要的意義。

目前已有很多報道用于制備TiC的一維納米材料，如納米管、納米線、納米顆粒等，其傳統(tǒng)制備方式主要有：(1)化學氣相沉積法，將TiCl4作為鈦源，CNT、CH4等作為碳源，在H2的輔助下，發(fā)生TiCl4(g)+2H2(g)+C(s)-TiC(g)+4HCl(1)反應，生成TiC；(2)將碳納米管作為模板，球磨和火花等離子體燒結(jié)相結(jié)合。碳納米管為模板，碳納米管自身的結(jié)構(gòu)特性可以對TiC納米材料的形成起一定的限制作用，而且生長多壁碳納米管過程中其表面會有無定形碳的生成，這些無定形碳可以在TiC納米材料相對低溫生長過程中提供部分碳源；(3)真空碳熱還原，一般將Ti/TiO2作為鈦源，在高溫下和C反應生成TiC。反應機制如：Ti+C＝TiC；TiO2+C＝Ti0+C；TiO2+Ti＝2TiO(g)；TiO(g)+2C＝TiC+CO。

這些傳統(tǒng)的制備方式通常是將鈦源和碳源研磨之后，高溫燒結(jié)反應生成TiC納米材料，由于研磨會破壞器件的結(jié)構(gòu)，無法滿足特殊形貌的器件要求，所以這些方式不適用于特殊器件結(jié)構(gòu)的包覆，只適用于粉末樣品的制備，大大限制了TiC納米材料的應用范圍。另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的沉積方式，如電子束蒸發(fā)、磁控濺射等，只能在非高深寬比的結(jié)構(gòu)表面實現(xiàn)均勻包覆。隨著微電子器件尺寸的不斷減小，深寬比的不斷增加，這些方式已經(jīng)不能實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的均勻包覆，甚至不能滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，只能在結(jié)構(gòu)上表面沉積材料，顯然不能滿足微納制造領域的一些要求。

針對現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種原位生長TiC納米管的方法，旨在解決研磨等傳統(tǒng)制備方式破壞器件形貌結(jié)構(gòu)的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種原位生長TiC納米管的方法，包括以下步驟：

制備碳納米管；

在碳納米管表面采用原子層沉積的方式生長Ti或TiO2；

進行真空高溫燒結(jié)，生成TiC納米管。

在碳納米管表面采用原子層沉積的方式生長TiO2包括：利用熱原子層沉積設備，將Ti[N(CH3)2]4和H2O作為前驅(qū)體源，按照一定的脈沖序列在200℃-300℃的生長溫度下制備TiO2薄膜。

在碳納米管表面采用原子層沉積的方式生長Ti包括：采用TiCl4作為鈦源，1，4-bis(trimethylsilyl)-2-methyl-2，5-cyclo-hexadiene或1，4-bis(trimethylsilyl)-1，4-dihydro-pyrazine作為還原劑制備Ti薄膜。

制備碳納米管包括：

使用表面拋光的硅片作為原生襯底，依次用丙酮、異丙醇、乙醇和去離子水清洗表面，之后用N2吹干，再去除硅片表面的水分和有機物殘留；

在硅片表面依次沉積緩沖層和催化劑層，使用化學氣相沉積方式制備碳納米管。

通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術方案，與現(xiàn)有技術相比，能夠取得以下優(yōu)點：

(1)采用原子層沉積Ti/TiO2的方式，不僅保留碳納米管陣列原本的形貌結(jié)構(gòu)，可以有效實現(xiàn)對碳納米管陣列的均勻包覆，從而規(guī)避了其他傳統(tǒng)沉積方式的弊端，而且沉積Ti/TiO2的前驅(qū)體源很豐富，選擇性更高。原位生長TiC納米管不僅有利于充分發(fā)揮碳納米管陣列結(jié)構(gòu)的特性，而且可以充分發(fā)揮TiC的電學和機械性能，拓寬了TiC納米管在器件中的應用。

(2)本發(fā)明利用Ti/TiO2和碳納米管陣列真空高溫燒結(jié)制備TiC納米管，主要是利用多壁碳納米管中無定形碳等缺陷在高溫下的還原性，且在本發(fā)明條件下碳和Ti/TiO2易生成TiC，燒結(jié)溫度更低。