热蒸发方法碳化硅纳米晶须阵列的合成与表征

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1、浙江大学硕士学位论文摘要碳化硅(SIC)纳米晶须不仅拥有SiC材料的宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子迁移率等特点，而且还兼具了晶须的一系列优良特性，以及一维纳米材料在光、电、热、磁及机械性能等方面不同于普通块体材料的奇特性质，在光学材料、复合材料、传感器、催化剂等方面有重要应用，具有有序阵列结构的SiC纳米晶须还可能成为新一代高分辨的显示材料和发光材料。对有阵列结构的一维SiC纳米晶须的制备、性能、生长机理及应用进行系统研究不论在科研还是实际应用方面都具有重要的意义。本文主要围绕有阵列结构的一维SiC纳米晶须的制备展开，采用纯硅熔体的热蒸发法，在无催化剂作用的情况下，在碳纤维和石

2、墨片等不同碳源的基体上，合成了多种不同形貌的SiC纳米晶须阵列；测试并分析了合成产物的组分、结构、光致发光性能；研究了实验条件对形貌及阵列结构的影响；并在此基础上，对其生长机理进行了探讨。研究结果表明，碳源及真空度的不同对SiC晶须的形貌及阵列结构有重大影响：碳纤维基体上制得的SiC晶须具有针尖状的头部形貌，呈试管刷状阵列结构，而石墨片上合成的SiC晶须呈六棱柱状形貌，取向较不规整，但基本具有垂直石墨片表面的阵列结构；碳纤维上合成SiC晶须对真空度的要求较高，只在低真空下能制得大量产物，而石墨片上则在高和低真空下均能合成大量siC晶须。生长温度对实验结果影响不大，温度的不同对晶须生长的快慢

3、有所影响，进而体现在所制得的晶须的长短上有所不同。反应时间不同，得到不同反应阶段的产物，从其形貌上的区别，结合实验事实分析了不同形貌SiC纳米晶须的形成机理。此外，在各种不同实验条件下制得的一些有特殊形貌的产物，经分析，特殊形貌的形成与制备方法、碳源的结构、基体的表面光洁度、真空度、实验过程中的气体流动情况等因素有关。论文还对两种碳源基体上制得的SiC纳米晶须进行室温下的光致发光(PL)实验，以研究其发光性能。结果表明SiC纳米晶须PL峰均发生了蓝移，这可能是量子尺寸效应所导致的，当然，进一步的研究是必要的。浙江大学硕上学位论文采用无催化剂纯硅熔体的热蒸发法制备SiC纳米晶须，原材料易得，

4、方法简便，所得到的SiC纳米晶须呈阵列结构，是SiC纳米材料制备的有意义的尝试。关键词：SiC晶须，一维纳米材料，阵列结构，热蒸发Ⅱ浙江大学硕士学位论文AbstractSiCnsno-whiskershavenotonlyawideband-gap．highcriticalbreakdownelectricalfield,highthermalconductivity,highchargecarriermobility，butalsoaseriesofexcellentcharactersofbothwhiskerandone-dimensionalnanost]'ucturesinele

5、ctricalandthermalconductivity，magneticandmechanicalperfommcewhichatequitedifferentfromtheordinarybulkmaterials，leadingtoimportantapplicationsinoptics，compositematerials，∞nsors，c削ystsandSOon．Withtheorderedarray-structure，SiCnano-whiskersmayalsobecomeanewgenerationofhi【gllresolutiondisplaymaterialsa

6、ndluminescentmaterials．Itisofgreatsignificancetostudythepreparation,performance．growthmechanismandapplicationofSiCnano-whiskerarraysinbotllthescientificresearchandengineeringapplication．Thispaperisfocusedonthepreparationoftheone··dimensionalSiCllano·-whiskerarrays．Byusingthermalevaporationofsilico

7、nmeltintheabsenceofcatalyst，thenano-SiCwhiskerarrayswitlldifferents1]1lcq32resandmorphologieswefesynthesizedoncarbonfibersandgraphiteplateswhichact邪thetempletsandcarbonsonrces．Theinfluencesoftheexperimentconditio