收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型硼碳氮薄膜的化学气相生长及其结构和性质

匡圣勇  
【摘要】: 与六方氮化硼相比,硼碳氮具有大为改善的导电性和可调的能带结构,在应用上具有独特的优势。本论文利用微波等离子体化学气相沉积方法生长了由纳米片层组成的硼碳氮薄膜,其制备是基于六方氮化硼薄膜的生长工艺,通过在生长过程中同时引入CH4气体实现三元硼碳氮薄膜的生长。在此基础上,基于其重要应用前景,本论文考察了硼碳氮薄膜在发光和电子场发射方面的性质,并初步建立了硼碳氮薄膜材料的结构与其性质之间的关系。 本论文首先较为系统地研究了生长工艺参数对六方氮化硼纳米片层薄膜生长的影响规律,建立了其可控生长的工艺条件。研究发现,工作气压对薄膜的生长速率影响很大。过低的气压下薄膜的生长速率过低,而过高的气压导致结晶性的恶化。在本研究中,较为适宜的工作气压是6 kPa,在该气压条件下,在硅基底上获得的氮化硼薄膜样品厚度分布均匀且具有较大的片层结构和间距,形核所需时间为10-30 min。研究还发现,延长沉积时间,薄膜厚度增加但是对单个片层的尺寸影响不大。 基于上述研究结果,本论文进而考察了碳元素的引入对氮化硼薄膜形貌、结构和性质的影响。研究发现,掺入不同含量的碳元素获得了两种具有不同形貌结构特征的硼碳氮薄膜。当碳的含量相对较低时,所得硼碳氮薄膜是由定向排列的纳米片层组成。这些硼碳氮薄膜经扫描电镜和透射电镜分析表明,其纳米片层的长度为300-500 nm,厚度为20-40 nm,这些纳米片层锋利的边是由2到20个原子层组成的,层间距为0.331-0.334 nm,与六方氮化硼晶体的(002)原子层间距近似。在典型工艺条件下,采用He、N2、BF3、H2和CH4的气流量分别为150、200、80、40和3 sccm得到的样品,电子能量损失谱表明,硼、碳、氮的含量百分比为(21.86±2.7)%、(14.40±1.7)%、(63.73±7.7)%。光电子能谱及红外光谱测试表明,大部分掺入的碳原子都和氮原子结合。硼碳氮薄膜表现出良好的发光性能,其发光峰位于355 nm、388 nm和506 nm。同时,由于改进的导电性及其独特的纳米片层结构,硼碳氮薄膜具有较好的场发射性能,开启电场强度为33.36 V/μm,最大电流密度为1.542 mA/cm2。 当引入较高含量的碳元素时,得到了由球状颗粒组成的薄膜。球状颗粒的直径在0.3-1.2μm范围内变化。有意思是,这些微球也是由纳米片层组成的,其组成单元纳米片层长度约为400-500 nm,厚度小于20 nm。拉曼光谱在1357 cm-1和1587 cm-1有较强的峰值,对应于石墨的D带和G带。电子能量损失谱表明硼、碳、氮的含量百分比为(39.99±4.6)%, (24.75±2.9)%, (35.26±4.1)%。硼碳氮球状薄膜在366 nm和318 nm具有两个光致发光峰,这些峰来自于掺碳引入的缺陷。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 雷明凯,袁力江,张仲麟,马腾才;合成硼碳氮体系薄膜的XPS研究[J];无机材料学报;1999年04期
2 王玉新;冯克成;张先徽;王兴权;赵永年;;射频磁控溅射制备硼碳氮薄膜[J];功能材料;2007年06期
3 俞丹;卢意飞;戴祝萍;孙剑;吴嘉达;;离子束辅助脉冲激光沉积硼碳氮薄膜[J];功能材料与器件学报;2007年02期
4 刘振良;廖志君;范强;杨水长;伍登学;卢铁城;;硼碳氮薄膜的制备与表征[J];稀有金属材料与工程;2009年S2期
5 龚恩乐;刘镒;方之颢;于杰;;工作气压对磁控溅射法制备硼碳氮薄膜结晶度的影响(英文)[J];世界科技研究与发展;2008年06期
6 张九红 ,吴珊珊;两院院士严东生如是说:寻找纳米材料应用新领域[J];表面工程资讯;2003年02期
7 王玉新;郑亚茹;宋哲;冯克成;;沉积参量对硼碳氮薄膜光透过性质的影响[J];功能材料;2008年06期
8 杨琼;王传彬;章嵩;张东明;沈强;张联盟;;硼碳氮薄膜的脉冲激光沉积及其光学性能[J];功能材料与器件学报;2010年04期
9 赵志明,范玉锋;21世纪的技术革命——纳米技术[J];真空电子技术;2002年02期
10 王升高,汪建华;纳米碳管阵列[J];功能材料与器件学报;2002年02期
11 张国彪;纳米科技与碳纳米管[J];滁州师专学报;2002年04期
12 陶珍东,耿浩然,郁可,杨中喜,王英姿;高能球磨对多壁纳米碳管结构及场发射性能的影响[J];中国粉体技术;2004年06期
13 李亚利,梁勇,郑丰,肖克沈,胡壮麒;热处理过程中纳米非晶Si-N-C粉的晶化及微结构变化研究[J];无机材料学报;1996年01期
14 祖庸,任莉;超微细粉体TiO_2的性能及应用[J];钛工业进展;1996年05期
15 ;信息与动态[J];工具技术;2000年11期
16 张立德;纳米材料和技术的战略地位、发展趋势和应用[J];中国高新技术企业杂志;2000年Z1期
17 ;纳米技术发展可能经历五个阶段[J];航空精密制造技术;2001年04期
18 ;纳米复合薄膜制备技术[J];技术与市场;2001年04期
19 许秀艳,付国柱,徐瑞芬;纳米TiO_2在涂料中的应用[J];全面腐蚀控制;2001年02期
20 李文;武汉大学纳米科技研究成果显著[J];中国建材;2001年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 肖旭贤;黄可龙;杨珉;何琼琼;;季铵盐纳米磁粒杀菌剂的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
2 田惠文;李伟华;侯保荣;;纳米SiO_2改性环氧涂层电化学阻抗谱研究[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第三卷)[C];2010年
3 曹艳平;郑修鹏;李博;冯西桥;;测量微/纳米纤维弹性模量的屈曲方法[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
4 毛健;赵立涛;程鹏;李华峰;陈国需;;纳米La_2O_3或CeO_2添加对TiO_2-SiO_2润滑添加剂磨擦修复特性的影响[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
5 徐舒涛;张维萍;李新;刘宪春;韩秀文;包信和;;甲醇在一维纳米限域体系扩散动力学的HP ~(129)Xe NMR研究[A];第十六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2010年
6 周涛;贺贝贝;江涵;王宁;;化学沉淀法制备纳米CeO_2的工艺研究[A];中国颗粒学会超微颗粒专业委员会第五届年会暨海峡两岸纳米颗粒学术研讨会论文集[C];2007年
7 陈旭;黄瑜;李亮;;聚吡咯纳米回形针的合成与性能[A];第九届全国微型化学实验研讨会暨第七届中学微型实验研讨会论文集[C];2011年
8 童曼;杜江坤;鲍建国;袁松虎;;微孔滤膜负载纳米Pd/Fe对五氯酚的降解研究(英文)[A];持久性有机污染物论坛2011暨第六届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2011年
9 刘恒权;姚素薇;宋仁峰;唐建军;张卫国;王宏智;李荣先;;光诱导转化法制备单晶Ag纳米三棱体和立方体[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
10 高维珏;卞晓锴;陆晓峰;施柳青;林红军;;纳米TiO_2对不同材料超滤膜结构与性能的影响[A];第三届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杭弢;镍微纳米针锥阵列材料的电沉积制备与性能研究[D];上海交通大学;2010年
2 王玉新;硼碳氮薄膜的制备及其光透过性质研究[D];长春理工大学;2005年
3 任浩;纳米及表面吸附体系的第一性原理研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 张贵军;聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究[D];华南理工大学;2010年
5 陆洪彬;不锈钢表面高性能纳米防护涂层研究[D];南京大学;2011年
6 汪超;磁场中Ni-纳米Al_2O_3复合镀层制备及其电沉积机理的研究[D];上海大学;2011年
7 葛性波;纳米多孔金属薄膜的制备与电催化性能[D];山东大学;2011年
8 何典;一维纳米功能材料的静电纺丝制备及其性能研究[D];中国科学技术大学;2010年
9 贾鑫;飞秒激光制备半导体表面纳米周期结构[D];华东师范大学;2010年
10 唐玮;皮肤的纳米生物摩擦学行为研究[D];中国矿业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 匡圣勇;新型硼碳氮薄膜的化学气相生长及其结构和性质[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 徐亮;内嵌六方金刚石的无定形碳纳米锥阵列制备及场发射性能[D];兰州大学;2011年
3 齐俊杰;水溶性刺激响应碳纳米角的制备与表征[D];天津大学;2010年
4 杨微;纳米二氧化钛的复合改性及其光催化性能的研究[D];沈阳工业大学;2010年
5 王艳明;镍氢电池正极材料纳米氢氧化镍的合成新方法研究[D];天津大学;2010年
6 李伟;聚合物/氢化钛制备纳米鳞片与复合涂膜防腐性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 梁莹;纳米四氧化三钴的制备及其与聚苯胺的电化学复合[D];东北大学;2008年
8 杜洁;掺杂纳米碳化硅薄膜的制备及光学特性研究[D];河北大学;2008年
9 张宝华;低维纳米超结构材料的可控合成及其性能的研究[D];广西师范大学;2011年
10 李娇莉;退火方式对生物成像用红色纳米磷光材料性能的影响[D];东北师范大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李斌 沈路涛;纳米离我们并不遥远[N];安徽经济报;2000年
2 科言;纳米是怎么回事?[N];中国妇女报;2002年
3 林小春 姜岩;科学家呼吁走出“纳米热”的误区[N];中国化工报;2002年
4 黎昌政;我国科学家首创纳米硫[N];中国矿业报;2002年
5 本报特约记者 周建;“纳米布”陷入炒作[N];大众科技报;2000年
6 本报记者 文成;纳米如何冲破产业化瓶颈[N];中国高新技术产业导报;2000年
7 本报记者 沐清;纳米产业并不遥远[N];中国高新技术产业导报;2002年
8 本报记者 肖巍;标准之争暴露中国纳米业“痼疾” 上市公司投资“雷声大、雨点小”[N];中国高新技术产业导报;2002年
9 张永胜;有一种水叫“纳米水”[N];光明日报;2002年
10 本报记者 徐晓宁;纳米眼球还不能让盲人复明[N];健康报;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978