Nhiệt độ trong buồng có thể giảm xuống khoảng dưới 300oC.
Trong phương pháp PECVD, hỗn hợp khí phản ứng và carbon dạng khí được đưa vào buồng thông qua một hệ thống điều khiển lưu lượng, cho phép điều chỉnh tốc độ chảy và thành phần hỗn hợp khí.
Áp một điện thế cao vào điện cực, khiến khí bị oxi hóa và tạo ra môi trường plasma. Năng lượng nhiệt của đế và năng lượng của plasma cao áp khiến cho hỗn hợp khí bị phân hủy thành các thành phần riêng biệt.
Carbon sẽ phân tán lên xúc tác cho đến khi đạt trạng thái bão hòa thì ngưng tụ ngoài xúc tác và tạo thành ống nano. Đế được đặt ở điện cực nối đất. Để có thể tạo lớp đồng đều thì khí phản ứng nên được cung cấp từ mặt đối diện. Kim loại xúc tác, như Fe, Ni hay Co sẽ được phủ trên các đế như Si, SiO2 hay kính… Sau khi các hạt xúc tác được tạo thành, CNT sẽ mọc trên đó.
Nguồn carbon chứa trong các khí phản ứng như C2H2, CH4, C2H4, C2H6, CO được cung cấp vào buồng trong suốt quá trình phóng điện. Xúc tác đóng vai trò quan trọng trong đường kính ống, tốc độ mọc, bề dày vách, hình thái học và vi cấu trúc.
Theo kết quả tổng hợp, Ni dường như là xúc tác kim loại tinh khiết phù hợp nhất để phát triển MWNTs có định hướng. Đường kính của MWNTs khoảng 15nm. Hiệu suất cao nhất đạt được là 50% ở nhiệt độ tương đối thấp (dưới 3300C). Phương pháp PECVD có một số ưu điểm đặc trưng:
Có thể tổng hợp được CNTs ở nhiệt độ khá thấp (nhờ vào môi trường plasma), khoảng 3500C – 5000C.
Tạo ra CNTs có độ đồng đều cũng như độ thẳng hàng cao, được ứng dụng tốt trong thiết bị phát xạ trường. Điều này được giải thích là do tác động theo hướng của điện trường (vuông góc với đế).