熔鹽輔助制備鏈珠狀SiC-SiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)及其光致發(fā)光性能研究.pdf

1、作為第三代半導(dǎo)體，SiC材料具有寬禁帶、高臨界擊穿電壓、較大的載流子飽和漂移速率等特性，還具有機(jī)械強(qiáng)度高、熱震穩(wěn)定性好、抗氧化性好、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，因此常被用作大功率集成電路的電子元件及功能器件。一維結(jié)構(gòu)SiC材料的電學(xué)、光學(xué)和力學(xué)等性能又有較大提升，然而其形貌、性能以及產(chǎn)率等受限于合成方法與工藝。為此，本論文綜合了熔鹽法和化學(xué)氣相沉積法的優(yōu)點(diǎn)，在埋碳條件下（不通保護(hù)氣體）低成本合成了一維鏈珠狀 SiC/SiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)，研究了原料種類(lèi)、

2、熔鹽種類(lèi)及加入量、合成溫度及保溫時(shí)間等對(duì)產(chǎn)物形貌和異質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，測(cè)試了 SiC/SiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的光致發(fā)光性能，并探討了其生長(zhǎng)機(jī)制。本論文主要結(jié)論如下：
　　以 Si、SiO2和石墨為原料，采用熔鹽輔助氣相沉積法制備了一維鏈珠狀SiC/SiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)。當(dāng)NaCl與NaF質(zhì)量比大于2:1時(shí)即可合成目標(biāo)產(chǎn)物，比值為3:1時(shí)合成效率最高，繼續(xù)增加其比例合成效率逐漸降低。以硅與熔鹽質(zhì)量比為1:1時(shí)，合成效率最高，隨熔鹽加入量的減少，合

3、成效率與產(chǎn)物的結(jié)晶程度逐漸降低。采用熔鹽輔助氣相沉積方法在1200?C下即高效合成了具有鏈珠形貌的纖維。SiC纖維長(zhǎng)度達(dá)數(shù)百微米，線結(jié)構(gòu)直徑約為300~500 nm，珠狀結(jié)構(gòu)的直徑約為1~3μm。隨合成溫度的升高（1200~1400?C）和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)（2~3 h），異質(zhì)結(jié)構(gòu)中珠狀結(jié)構(gòu)的直徑和非晶態(tài)SiO2殼層的厚度逐漸減小。
　　一維鏈珠狀SiC/SiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)是由晶態(tài)β-SiC微米線和非晶態(tài)SiO2微米球共同組成。β-Si

4、C晶體沿[111]晶向擇優(yōu)生長(zhǎng)，在核芯β-SiC的外部包裹了一層非晶態(tài)的SiO2殼層，具有典型的殼核結(jié)構(gòu)。產(chǎn)物發(fā)光波長(zhǎng)為350~600 nm，最強(qiáng)峰集中在400~415 nm處，展現(xiàn)出較好的藍(lán)紫光發(fā)光性能。隨熔鹽加入量的減少以及合成溫度的升高，發(fā)光頻率呈下降趨勢(shì)；發(fā)光強(qiáng)度隨珠狀結(jié)構(gòu)直徑與殼層SiO2厚度的減小而增強(qiáng)。
　　一維鏈珠狀 SiC/SiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)過(guò)程分為形核生長(zhǎng)與形貌調(diào)節(jié)兩個(gè)階段。首先，β-SiC依據(jù)―氣-固‖生