CVD法制備氮化硼納米片及其性能研究.pdf

1、納米材料是指至少有一維的尺寸在1到100納米間的材料,具有奇特和新穎的特性以及廣泛的應用,許多情況下可能比其塊體材料更有價值,所以在過去的20年間引起了廣泛的注意。最早發(fā)現(xiàn)的一維的碳納米管具有類似蜂窩狀的結(jié)構,引起了大量的理論與實驗研究。層狀氮化硼與石墨結(jié)構類似,就像石墨中的碳原子被交替的B和N原子替換。因此,二維的層狀氮化硼納米材料也逐漸成為研究熱點。本論文用化學氣相沉積法和固相法制備了一維和二維的氮化硼材料及一維B-C-N納米管,利

2、用掃描電鏡、透射電鏡、X射線光電子能譜、陰極熒光以及場發(fā)射測試等分析測試手段,對所制備的產(chǎn)物進行了表征測試和性能分析。
　　第一,利用BCl3-NH3-H2氣體反應體系,通過化學氣相沉積法,在無外加電場等輔助條件下,1000℃反應,在硅片表面合成了垂直于襯底排列的氮化硼納米薄片(BNNSs)。BNNSs的厚度小于10nm,并且具有與石墨類似的層狀結(jié)構,產(chǎn)物屬于六方相。CL測試發(fā)現(xiàn)BNNSs具有很好的深紫外發(fā)射特性;場發(fā)射測試表明,

3、BNNSs的開啟電壓約為6.5V/um,低于氮化硼薄膜的開啟電壓。通過一系列對比試驗,提出了垂直的BNNSs的可能的生長機理。
　　第二,使用硅片疊加法成功制備出大量硅納米線,并以這些硅納米線為模板,用化學氣相沉積法在其表面沉積上氮化硼結(jié)構。在硅納米線表面所合成的產(chǎn)物為粗糙的小片狀結(jié)構。XPS和FTIR測試表明表面的片狀結(jié)構為氮化硼,屬于六方相。結(jié)合反應條件和測試分析結(jié)果推測硅納米線及其表面的片狀氮化硼的生長機制。
　　第三

4、,使用三聚氰胺和硼酸為原料,以硝酸鎳為催化劑固相法合成出一維BCN納米管。此方法避免了含硼有毒氣體的使用。XRD測試表明產(chǎn)物中含有Ni催化劑,B-C-N材料是六方相的。納米管直徑分布在30到90nm,長度達到微米級,管壁非常薄,并且納米管是竹節(jié)狀的,但在節(jié)點處沒有催化劑顆粒。EDS分析也進一步證明產(chǎn)物主要由B、C、N三種元素組成,O和Ni含量比較少。通過Raman光譜和FTIR譜圖,進一步分析產(chǎn)物的結(jié)構,可以證明納米管是含有B、C、N元