论文摘要
在制备许多具有优良性质的新型材料（例如氮化硼、氮化硅）的固相反应中,氮化镁是不可缺少的烧结助剂,例如,氮化镁在高温高压下可以促进六方氮化硼向立方氮化硼的转化。同时,氮化镁还可用于回收核燃料等领域。此外,目前普遍认为氮化镁粉末为直接带隙半导体材料,带宽为2.8 eV左右,所以在发光二极管和激光二极管方面,氮化镁也具有潜在应用价值。虽然通过镁粉和氮气反应制氮化镁已经实现了工业化的生产,但氮化镁粉末的纯度尚待提高。在本文中我们采用氨气代替氮气以提高氮化镁的纯度（因为氨气加热过程中分解出的H可能对氧化镁的形成起到一定的抑制作用）,并研究了氮化镁的一些基本性质,如氮化镁粉末的形貌、光致发光特性、热稳定性、抗氧化能力以及在空气中的稳定性。氮化镁粉末的这些基本特性对于氮化镁粉末的应用具有重要的参考价值。另外,我们小组一直致力于氮化镓纳米结构的生长工作,在研究过程中我们发现,采用不同的中间层可以强烈的影响氮化镓纳米结构的质量,在近期实验工作的基础上,我们对一些活泼金属中间层和氧化物中间层在合成一维氮化镓纳米结构中的作用进行了大胆的设想,随着实验工作的深入,这些看法仍需完善和发展。本论文主要有两大部分组成:（1）探索采用镁粉与氨气直接反应法制备纯度较高的氮化镁粉末的最佳条件,并借助于现代分析手段研究氮化镁材料的一些基本性质,如光致发光性质、热稳定性、抗氧化能力和在空气中稳定性。研究结果表明:镁与氨气直接反应制备氮化镁的最佳条件是将Mg粉置于流动的氨气中在800℃时氨化60分钟;氮化镁的热稳定性研究是通过将氮化镁在氩气气氛中退火15分钟并保护至室温进行的,结果表明,氮化镁具有很好的热稳定性,在1100℃的情况下仍能保持稳定;氮化镁的抗氧化能力研究是通过将氮化镁在空气气氛中退火15分钟进行的,结果表明,在800℃以上,氮化镁就变得极不稳定,转变为氧化镁,通过对稳定性和氧化性实验的对照,我们确定出氮化镁在空气中转化为氧化镁的路线;我们借助于红外吸收光谱和X射线衍射研究了氮化镁在空气中的稳定性,结果表明氮化镁极易与空气中的水反应生成氢氧化镁,我们用一个水驱动三维扩散模型来描述整个过程,并说明了FTIR测试中NH4+的存在。（2）我们从能量角度出发简要探讨了纳米线的生长过程,结合实验结果我们认为,在我们制备氮化镓纳米线的过程中,活泼金属做中间层时有可能是由于与硅衬底发生反应,而强烈的改变了硅衬底表面能分布,从而对纳米线的生长产生影响,并没有起到VLS生长机制中的催化剂的作用,因为我们在纳米线上并未发现合金小球。氧化层对纳米线生长的影响我们认为也应该归因于表面能的改变,但更深刻的原因（例如不同原子化学键的状态不同）仍在进一步的研究之中。