立方碳化硅（3C-SiC）具有高電子遷移率、高導(dǎo)熱率、寬禁帶、耐高溫、耐腐蝕及合成溫度低等優(yōu)異性能;石墨烯具有超高載流子遷移率及超高力學(xué)強度等奇特性能。本研究采用激光化學(xué)氣相沉積法（LCVD）制備3C-SiC-石墨烯薄膜。LCVD是將大功率、超高斯、連續(xù)激光引入到傳統(tǒng)冷壁CVD,薄膜生長過程中激光光斑直接照射基板表面:同時為前驅(qū)體反應(yīng)與薄膜生長提供光激發(fā)與熱激發(fā),大幅提高薄膜生長速率并控制薄膜成分與結(jié)構(gòu)。首先,采用LCVD工藝,以單晶Si為基板,研究了工藝流程、前驅(qū)體流量、沉積溫度和沉積壓強對3C-SiC薄膜顯微結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。本研究在未使用金屬催化劑的條件下,通過CVD工藝制備了晶須狀表面形貌<111>-3C-SiC多孔薄膜,晶須尖端朝上,長度為³00 nm,直徑為⁵0 nm,密度達1.3×10⁸個/cm²。本研究制備3C-SiC多孔薄膜工藝簡單、成本低,薄膜比電容可達4.80mF/cm²,高于文獻報道同類材料比電容。采用LCVD工藝,以單晶Si（111）... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

C-SiC晶胞原子排布圖

2圖1-2SiC文獻報道SiC薄膜顯微結(jié)構(gòu)圖。（a）采用Si為基板，以SiHx和CHx為前驅(qū)體，生長的SiC納米棒[1]；（b）以Si為基板，結(jié)合磁控濺射與刻蝕工藝，生長的錐形SiC陣列[2]；（c）以碳布為基板，預(yù)先沉積金屬Ni為催化劑，通過CVD工藝生長的SiC晶須[3]；（d）通過陽極氧化刻蝕單晶4H-SiC表面，形成多孔結(jié)構(gòu)[4]Fig.1-2ThemicrographofSiCfilmseverreported.(a)The3C-SiCnanothbesdepositedonSisubstrateusingSiHxandCHxasprecursors.[1]；(b)The3C-SiCarraygrownonSisubstratebymagnetronsputteringandetchingtechniques[2];(c)The3C-SiCfiberspreparedbyCVDoncarbonfabricusingNiascatalyzer[3];(d)The4H-SiCnanochannelarraysfabricatedviaelectrochemicalanodicoxidationtechniquefrom4H-SiCwafers[4].表1-2材料的臨界位移能Table1-2Thecriticaldisplacementenergyofmaterials材料CSiCSiGaAsInPGe臨界位移能/eV3521.812.89.27.714.4

4晶型，因而3C-SiC薄膜在半導(dǎo)體微電子機械系統(tǒng)(MEMS)等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。CVD工藝制備3C-SiC薄膜，通過調(diào)節(jié)沉積工藝，易實現(xiàn)薄膜顯微結(jié)構(gòu)和組成可控，還使得3C-SiC薄膜在場發(fā)射顯示、超疏水、催化劑載體和超級電容器等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。1.1.1.23C-SiC薄膜的應(yīng)用1）場發(fā)射顯示器場發(fā)射顯示器（Fieldemissiondisplay，F(xiàn)ED）發(fā)光原理：發(fā)射與接收電極中間的真空帶中導(dǎo)入高電壓以產(chǎn)生電場，電場刺激陰極產(chǎn)生電子撞擊陽極電極上螢光粉，產(chǎn)生發(fā)光效應(yīng)（圖1-3）。此種發(fā)光原理與陰極射線管（CRT）類似，均在真空中讓電子撞擊螢光粉發(fā)光，其不同之處在于CRT由單一的電子槍發(fā)射電子束，透過偏向軌（DeflationYoke）來控制電子束發(fā)射掃瞄的方向，而FED顯示器擁有數(shù)十萬個主動冷發(fā)射子，因此在構(gòu)造上FED可以達到比CRT節(jié)省空間的效果。其次在于電壓部分，CRT大約需要15~30KV左右的工作電壓，而FED的陰極電壓可小于1KV。較之于常見液晶顯示器（LCD），F(xiàn)ED電視更輕雹耗電量更低，因此積極發(fā)展獨有的FED顯示技術(shù)，可應(yīng)用于大尺寸薄型電視。研究表明SiC晶須（圖1-2a、1-2b）具有較高場發(fā)射電流密度，并且SiC耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定高，作為場發(fā)射電極材料，可提高器件穩(wěn)定性與使用壽命。圖1-3場發(fā)射原理圖Fig.1-3Fieldemissionmechanism2）光電器件因SiC優(yōu)異半導(dǎo)體特性，SiC是制備藍光發(fā)光二極管和量子阱激光器的

【參考文獻】：
期刊論文
[1]SiC襯底上石墨烯的性質(zhì)、改性及應(yīng)用研究[J]. 方楠,劉風(fēng),劉小瑞,廖瑞嫻,繆靈,江建軍.  化學(xué)學(xué)報. 2012(21)
[2]碳化硅納米晶須的研究進展[J]. 戴長虹,趙茹,孟永強.  中國陶瓷. 2003(01)
[3]SiC抗輻照特性的分析[J]. 尚也淳,張義門,張玉明.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報. 1999(06)



本文編號：3540820