论文摘要
利用水热热压和有机溶剂热压方法制备了Al2O3和BN多孔纳米固体,并对它们的孔隙率、稳定性、介电特性以及力学性能进行了测试分析;另外,为了降低多孔材料的介电常数和提高其稳定性,我们又制备了有机/无机复合多孔固体,并研究了它们的力学性能和介电性质。与氧化铝陶瓷相比,利用水热热压方法制备的氧化铝多孔纳米固体在制备方法和介电性能方面都有明显的优势,更容易满足超大规模集成电路对低k材料的要求。因此本文首先系统分析了热处理对氧化铝多孔纳米固体结构及其介电性能的影响。热处理能够使水热热压过程中牛成AlOOH脱水重新生成颗粒状氧化铝,并促进氧化铝纳米颗粒的相互连接,从而使其力学强度大大提高,此结构上的变化使多孔固体的介电性质相应变化。为了提高多孔材料的孔隙率,并通过溶剂分子与氧化铝纳米颗粒的配位作用降低材料的极性,从而进一步降低材料的介电常数,提高稳定性,我们选择了二氧六环做造孔剂制备氧化铝多孔固体。结果表明:二氧六环在调节氧化铝多孔纳米固体的孔隙率方面具有显著的效果,通过调控热压压力,样品的孔隙率在很大范围内随之变化,因此可以有效地调控多孔固体的介电性能。。分别用蒸馏水和二氧六环做造孔剂制备的氧化铝多孔固体,在孔隙率和机械强度上不能两者兼具。而这两种试剂的可任意比例混溶且不发生反应,因此用混合溶剂作为造孔剂,获得高强度和高孔隙率的多孔纳米固体。结果表明:制备的多孔纳米固体的孔隙率与混合溶剂中水的含量成反比,与二氧六环的含量成正比,对应的介电常数和力学强度都出现与孔隙率相反的变化规律。多孔的结构确实为降低材料的介电常数提供了有利条件,但这种结构同样易于吸附环境中的其他分子,使自身的稳定性受到较大影响。考虑到聚酰亚胺具有良好的力学性能和稳定性,而且介电常数较低,为结合发挥有机聚合物和无机多孔材料各自的优点,本文作者将合成聚酰亚胺的原料溶于造孔剂DMF中,在溶剂热压过程中完成PI的制备过程,制备出聚酰亚胺/氧化铝复合多孔固体。测试结果表明,这种复合多孔纳米固体能够在保持无机多孔固体本身低介电特征的同时,改善孔道表面状态并提高材料的稳定性。由于氧化铝分子极性较高,不利于进一步降低多孔固体的介电常数。因此本文选用介电常数较低（3—5）的氮化硼纳米颗粒作为原料,分别以水,二氧六环和环己烷做造孔剂,制备出了氮化硼多孔块体。测试发现样品均为多孔结构,这种多孔结构使其热导率和介电常数均小于氮化硼体块晶体,并随孔隙率的增大而降低。
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