3C-SiC納米線(xiàn)的制備與發(fā)光性能研究.pdf

1、立方相碳化硅(3C-SiC)的力、熱、光和電學(xué)性能非常優(yōu)異，這使得它在高溫、大功率、高壓、高頻等極端條件下的應(yīng)用前景很廣泛。3C-SiC納米線(xiàn)具有許多優(yōu)于體相材料或體相材料所沒(méi)有的性能。本論文主要分兩大部分，第一部分是3C-SiC納米線(xiàn)的制備，研究不同原料和實(shí)驗(yàn)條件對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌的影響，并研究了3C-SiC納米線(xiàn)的生長(zhǎng)機(jī)理，還對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了光致發(fā)光性能研究;二是硅(Si)納米晶顆粒的制備與其發(fā)光性質(zhì)的研究。獲得的主要結(jié)果如下:

2、　　 1.將Si粉末球磨減小尺寸，按照摩爾比1:4、1:2、1:1的與活性碳混合，在常壓、氬氣保護(hù)下1300℃加熱4小時(shí)，在空氣中除碳處理后，制備了3C-SiC納米線(xiàn)。經(jīng)觀測(cè)，在Si、C比為1:2時(shí)所得到的樣品為結(jié)構(gòu)與形貌單一的3C-SiC納米線(xiàn)，它們的長(zhǎng)度在幾十微米以上，直徑為幾十納米。反應(yīng)系統(tǒng)中殘留在系統(tǒng)中的氧氣在產(chǎn)物的成核與生成過(guò)程中起關(guān)鍵作用，其生長(zhǎng)模式可以歸因與氧輔助的氣-固與氣-氣模式。樣品的光致發(fā)光譜中，在416和439

3、nm有兩個(gè)明顯的發(fā)光峰。
　　 2.將經(jīng)過(guò)球磨的SiO粉末和活性碳粉末各分成兩份，間隔放在對(duì)扣的氧化鋁舟中，在大氣壓強(qiáng)、氬氣保護(hù)下制備樣品。經(jīng)過(guò)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，活性碳堆表面的產(chǎn)物為3C-SiC結(jié)構(gòu)。其中在溫度1250和1300℃下制得樣品為3C-SiC納米線(xiàn)，其長(zhǎng)度為幾十微米，它們的直徑在100 nm以下。更高溫度1350℃制備的納米線(xiàn)周?chē)泻芏囝w粒狀物體。3C-SiC納米線(xiàn)的成核可歸因于SiO氣體和活性碳間的氣—固反應(yīng)，納米線(xiàn)的生長(zhǎng)

4、與 SiO蒸汽和 CO氣體間的反應(yīng)有關(guān)。樣品的光致發(fā)光譜中，在416和439 nm處有兩個(gè)明顯的發(fā)光峰。
　　 3.通過(guò)用HNO3和HF的混合酸液腐蝕普通Si粉，經(jīng)過(guò)超聲空化作用，分別在苯、去離子水、無(wú)水乙醇中制備出Si納米晶顆粒。Si納米顆粒的平均粒徑約為2nm左右，它們或單獨(dú)存在，或包裹于非晶態(tài)物質(zhì)中。在苯、水或者無(wú)水乙醇中，都檢測(cè)到了明顯的Si納米晶顆粒的光致發(fā)光峰。隨激發(fā)光波長(zhǎng)的增加，這些發(fā)光峰的強(qiáng)度先增強(qiáng)，后減弱，發(fā)光