發(fā)布時間：2017-12-02 22:16

  本文關鍵詞：微波合成SiC晶體的工藝研究

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【摘要】：微波作為一種新型和環(huán)境友好型的加熱方式,其節(jié)能高效、清潔環(huán)保的加熱特點備受國內(nèi)外學者的廣泛關注。微波加熱技術制備SiC晶體已成為研究熱點之一,但目前的研究仍然停留在實驗條件的不同,對微波加熱機理、SiC晶體生長動力學缺乏相關研究。本課題以SiO2為硅源,分別采用煤炭和水熱碳球為碳源,研究了微波加熱工藝對SiC晶體形成的影響規(guī)律;結(jié)合不同煤炭顆粒尺寸分布,研究了微波加熱過程中的熱效應變化機理,揭示SiC晶體的生長動力學過程。研究結(jié)果表明:以天然煤炭和水熱碳球為碳源,在微波加熱溫度分別為1100℃、1200℃、1300℃和1400℃、保溫10min,獲得SiC晶體。以天然煤炭(尺寸200μm)為碳源,在不同溫度下均制備出SiC晶須,當加熱溫度為1200℃,獲得的SiC晶須數(shù)量最多;而以水熱碳球(1~1.5μm)為碳源,僅在1100℃獲得較多的SiC晶須。不同尺寸煤炭顆粒同樣影響Si C的晶體形貌:以大顆粒煤炭為碳源,SiC的放射性空間生長晶體被獲得,其生長動力為煤炭的本征耦合熱效應。以中顆粒煤炭為碳源,加熱溫度為1100℃,保溫時間為10min,獲得的Si C晶體形貌以晶須為主,晶須生長沿111晶向,符合V-S生長機理;以小顆粒煤炭為碳源,加熱溫度1100℃~1500℃,僅僅獲得Si C顆粒,當加熱溫度為1700℃,產(chǎn)生等離子體,顆粒尺寸細化。結(jié)合輸入功率、反射功率和溫度的變化關系,研究發(fā)現(xiàn):微波加熱前期,煤炭顆粒的本征耦合熱效應提供熱量,溫度升高;隨著加熱時間的延長,煤炭的本征耦合熱效應強度逐漸減弱,SiC晶體的二次耦合熱效應強度逐漸升高;不同尺寸的煤炭顆粒耦合熱效應不同,耦合熱效應最佳的煤炭顆粒尺寸為125~200μm。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.2

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