熱蒸發(fā)方法碳化硅納米晶須陣列的合成與表征.pdf

1、碳化硅(SiC)納米晶須不僅擁有SiC材料的寬帶隙、高臨界擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高載流子遷移率等特點(diǎn),而且還兼具了晶須的一系列優(yōu)良特性,以及一維納米材料在光、電、熱、磁及機(jī)械性能等方面不同于普通塊體材料的奇特性質(zhì),在光學(xué)材料、復(fù)合材料、傳感器、催化劑等方面有重要應(yīng)用,具有有序陣列結(jié)構(gòu)的SiC納米晶須還可能成為新一代高分辨的顯示材料和發(fā)光材料.對有陣列結(jié)構(gòu)的一維SiC納米晶須的制備、性能、生長機(jī)理及應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)研究不論在科研還是實(shí)際應(yīng)用方面

2、都具有重要的意義. 本文主要圍繞有陣列結(jié)構(gòu)的一維SiC納米晶須的制備展開,采用純硅熔體的熱蒸發(fā)法,在無催化劑作用的情況下,在碳纖維和石墨片等不同碳源的基體上,合成了多種不同形貌的SiC納米晶須陣列;測試并分析了合成產(chǎn)物的組分、結(jié)構(gòu)、光致發(fā)光性能;研究了實(shí)驗(yàn)條件對形貌及陣列結(jié)構(gòu)的影響;并在此基礎(chǔ)上,對其生長機(jī)理進(jìn)行了探討. 研究結(jié)果表明,碳源及真空度的不同對SiC晶須的形貌及陣列結(jié)構(gòu)有重大影響:碳纖維基體上制得的SiC晶須

3、具有針尖狀的頭部形貌,呈試管刷狀陣列結(jié)構(gòu),而石墨片上合成的SiC晶須呈六棱柱狀形貌,取向較不規(guī)整,但基本具有垂直石墨片表面的陣列結(jié)構(gòu);碳纖維上合成SiC晶須對真空度的要求較高,只在低真空下能制得大量產(chǎn)物,而石墨片上則在高和低真空下均能合成大量SiC晶須.生長溫度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響不大,溫度的不同對晶須生長的快慢有所影響,進(jìn)而體現(xiàn)在所制得的晶須的長短上有所不同.反應(yīng)時(shí)間不同,得到不同反應(yīng)階段的產(chǎn)物,從其形貌上的區(qū)別,結(jié)合實(shí)驗(yàn)事實(shí)分析了不同形貌

4、SiC納米晶須的形成機(jī)理.此外,在各種不同實(shí)驗(yàn)條件下制得的一些有特殊形貌的產(chǎn)物,經(jīng)分析,特殊形貌的形成與制備方法、碳源的結(jié)構(gòu)、基體的表面光潔度、真空度、實(shí)驗(yàn)過程中的氣體流動(dòng)情況等因素有關(guān). 論文還對兩種碳源基體上制得的SiC納米晶須進(jìn)行室溫下的光致發(fā)光(PL)實(shí)驗(yàn),以研究其發(fā)光性能.結(jié)果表明SiC納米晶須PL峰均發(fā)生了藍(lán)移,這可能是量子尺寸效應(yīng)所導(dǎo)致的,當(dāng)然,進(jìn)一步的研究是必要的.采用無催化劑純硅熔體的熱蒸發(fā)法制備SiC納米晶須