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、高熱導率、高載流子遷移率等特點,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、磁及機械性能等方面不同于普通塊體材料的奇特性質,在光學材料、復合材料、傳感器、催化劑等方面有重要應用,具有有序陣列結構的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.對有陣列結構的一維SiC納米晶須的制備、性能、生長機理及應用進行系統研究不論在科研還是實際應用方面

2、都具有重要的意義. 本文主要圍繞有陣列結構的一維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物的組分、結構、光致發(fā)光性能;研究了實驗條件對形貌及陣列結構的影響;并在此基礎上,對其生長機理進行了探討. 研究結果表明,碳源及真空度的不同對SiC晶須的形貌及陣列結構有重大影響:碳纖維基體上制得的SiC晶須

3、具有針尖狀的頭部形貌,呈試管刷狀陣列結構,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構;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.生長溫度對實驗結果影響不大,溫度的不同對晶須生長的快慢有所影響,進而體現在所制得的晶須的長短上有所不同.反應時間不同,得到不同反應階段的產物,從其形貌上的區(qū)別,結合實驗事實分析了不同形貌

4、SiC納米晶須的形成機理.此外,在各種不同實驗條件下制得的一些有特殊形貌的產物,經分析,特殊形貌的形成與制備方法、碳源的結構、基體的表面光潔度、真空度、實驗過程中的氣體流動情況等因素有關. 論文還對兩種碳源基體上制得的SiC納米晶須進行室溫下的光致發(fā)光(PL)實驗,以研究其發(fā)光性能.結果表明SiC納米晶須PL峰均發(fā)生了藍移,這可能是量子尺寸效應所導致的,當然,進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