有机溶剂热分解法碳化硅纳米电缆合成与性能研究

论文摘要

碳化硅（SiC）半导体材料是继第一代元素半导体材料（Si）和第二代化合物半导体材料（Ge、S、GaP、InP等）之后发展起来的第三代半导体材料,,具有间接宽禁带、大的击穿电场、高的热导率和高的电子饱和漂移速度等特点,使其在高温、高频、高功率和抗辐射等极端环境下工作的光电子器件制备方面有着巨大的应用前景。SiC纳米线除保留其宽带隙半导体性能外,还由于纳米尺寸效应、特定的形貌和内在的特殊结构,在力学性能、发光性能和场发射性能等方面展现出更多特异性,因此研究SiC纳米线合成、结构和性能具有重要意义。采用有机溶剂热分解法,我们成功地合成了几种SiC基—维纳米结构,并研究了其一些性质。1)用甲醇热分解法合成了SiC-SiO2纳米电缆;讨论了其合成中出现的纳米电缆分支现象和多种形貌形成的机理;研究了纳米电缆的红外、拉曼光谱和光致发光光谱等光谱性质。2)用以醇热分解法合成了具有高质量SiC单晶核部的SiC-SiO2纳米电缆,并讨论了红外光谱中出现的一些特殊现象的起因。3)通过调节气流速度,合成了碳纳米颗粒修饰的SiC-SiO2纳米电缆、SiC-SiO2-C三重同轴纳米电缆;研究了其光学及场发射性质。4)以四氯化钛为催化剂,生长了SiC-SiO2狼牙棒核壳纳米结构并讨论了其生长机理。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 纳米材料的发展过程和特性
• 1.2.1 纳米材料的定义和分类
• 1.2.2 纳米材料的发展历程
• 1.2.3 纳米材料的特性
• 1.3 一维纳米材料的生长、特性及应用
• 1.3.1 一维纳米材料的生长机理
• 1.3.2 一维纳米材料的特性及应用
• 1.4 碳化硅材料发展历史及其结构
• 1.4.1 SiC的发展历史
• 1.4.2 SiC单晶的结构
• 1.5 一维碳化硅纳米材料制备研究进展、性质和应用
• 1.5.1 碳化硅一维纳米材料制备方法
• 1.5.2 SiC一维纳米材料的性能及应用
• 1.6 论文选题背景及研究内容
• 1.6.1 选题背景
• 1.6.2 主要研究内容
• 参考文献
• 第2章 生长方法及测试仪器
• 2.1 生长方法
• 2.1.1 生长装置
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 测试方法
• 2.2.1 X射线衍射（XRD）和X射线光电子谱（XPS）
• 2.2.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.2.3 拉曼光谱仪（Raman Spectroscopy）
• 2.2.4 光致发光光谱（PL）
• 2.2.5 透射电子显微镜（Transmission electron microscopy,TEM）
• 2.2.6 红外光谱仪（IR）
• 2.2.7 场致电子发射
• 2核-壳结构及表征'>第3章 甲醇热分解法制备SiC-SiO₂核-壳结构及表征
• 3.1 乙醇热分解法纳米电缆制备方法及催化剂变化分析
• 3.1.1 乙醇热分解制备纳米电缆的方法
• 3.1.2 温度对催化剂分散及纳米电缆分布的影响
• 3.1.3 合成过程中催化剂的变化分析
• 3.2 纳米电缆组分、形貌和微观结构
• 3.2.1 纳米电缆组分（XPS分析）
• 3.2.2 纳米电缆的形貌及微观结构
• 3.2.3 分支现象及其机理
• 3.3 对含有纳米电缆的硅片表面SEM和拉曼光谱分析
• 3.3.1 SEM观察
• 3.3.2 拉曼分析
• 3.4.生长条件对纳米电缆形貌的影响
• 3.4.1 高浓度甲醇下生长的纳米电缆
• 3.4.2 多量催化剂覆盖时生长的纳米电缆形貌
• 3.4.3 甲醇浓度较低的情况下二氧化硅纳米线和纳米电缆同时生长
• 3.5 纳米线的光学性质
• 3.5.1 红外吸收
• 3.5.2 光致发光
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 2纳米电缆及其表征'>第4章 乙醇热分解法制备SiC-SiO₂纳米电缆及其表征
• 4.1 乙醇热分解概述及混合催化剂的利用
• 2纳米电缆的组分、形貌及微观结构'>4.2 乙醇热分解法制备的SiC-SiO₂纳米电缆的组分、形貌及微观结构
• 2纳米电缆XRD、SEM及EDX分析'>4.2.1 SiC-SiO₂纳米电缆XRD、SEM及EDX分析
• 2纳米电缆微观结构、拉曼光谱和红外光谱分析'>4.2.2 SiC-SiO₂纳米电缆微观结构、拉曼光谱和红外光谱分析
• 4.4 乙醇浓度对纳米电缆尺寸和微观结构的影响,FTIR及PL分析
• 4.4.1 乙醇浓度对纳米电缆尺寸和微观结构的影响
• 4.4.2 不同流速比下生长的纳米电缆FTIR光谱分析
• 4.4.3 光致发光（PL）性能
• 4.5 乙醇热分解法纳米电缆生长机理
• 4.6 本章小结
• 参考文献
• 第五章 特殊纳米结构生长和表征
• 2纳米电缆生长和其光学性能'>5.1 碳纳米颗粒修饰的SiC-SiO₂纳米电缆生长和其光学性能
• 5.1.1 生长过程
• 5.1.2 XRD分析
• 5.1.3 形貌和微观结构
• 5.1.4 拉曼光谱分析
• 5.1.5 光致发光分析
• 2/C三重同轴纳米电缆生长和其EL性能'>5.2 SiC/SiO₂/C三重同轴纳米电缆生长和其EL性能
• 5.2.1 XRD分析
• 2-C三重同轴纳米电缆的形貌,微观结构'>5.2.2 SiC-SiO₂-C三重同轴纳米电缆的形貌,微观结构
• 5.2.3 拉曼光谱和EDX能谱
• 5.2.4 场致电子发射性质
• 2狼牙棒核壳纳米结构生长以及其表征'>5.3 SiCSiC-SiO₂狼牙棒核壳纳米结构生长以及其表征
• 5.3.1 XRD分析
• 5.3.2 形貌和微观结构
• 2狼牙棒核壳纳米结构生长机理'>5.3.4 SiC-SiO₂狼牙棒核壳纳米结构生长机理
• 5.3.5 FTIR和光致发光光谱
• 5.4 本章小结
• 参考文献
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 作者简历
• 致谢
• 摘要
• Abstract