一维碳化硅纳米材料的制备与性能的基础研究

【摘要】：一维纳米材料具有新颖的物理、化学和生物特性以及在纳电子器件中的潜在应用，日益成为当今纳米研究领域中的热点。利用它不仅可以深入地理解低维材料的基本现象，更重要的是它可以作为功能模块来构筑纳米电子器件。在众多的半导体材料中，SiC半导体材料的禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、饱和漂移速度高等特点使其在高频、高温、高功率、抗辐射等方面有良好的性能，被认为是新一代微电子器件和集成电路的半导体材料，因此研究SiC一维纳米半导体材料具有重要意义。目前国内外对SiC纳米线的研究还处于初步阶段，主要集中在两个方面：用不同的方法制备SiC纳米线；对SiC纳米线性能进行简单的表征，如光学，场发射等。但是目前制备SiC纳米线方法中主要存在以下缺点：产物量少，有金属催化剂颗粒的污染，成本高，合成时间长，制备当中有如SiH_4、CH_4等之类的剧毒易燃易爆危险气体潜在危险。因此，简单、批量和成本低廉制备SiC纳米线的方法对于其能否走向大规模应用具有重要的意义。 鉴于以上，本文主要利用新工艺和新方法高质量地、简单和可控制性大规模地合成了β-SiC纳米线，通过XRD、SEM、TEM、HRTEM等分析测试方法，系统地研究了纳米材料的形貌、尺寸、结构和性能，并提出了生长机制，最后对β-SiC纳米线的应用做了初步应用研究。通过这些工作，我们就为实现β-SiC纳米材料的功能化应用打下基础。论文主要包括以下几个方面： 首先采用自行设计的高频感应加热设备来合成β-SiC纳米线，实验时将系统气压保持在50～100Torr，1450℃时加热SiO粉末15min。实验结束后，在活性碳纤维的表面得到了一层亮蓝色的物质(β-SiC纳米线)。此种方法具有简单、快速等优点，可以用来合成其它半导体纳米材料。制备出来的SiC纳米线性能均一、产率较高、表面光滑，结构为