【摘要】： 硅基化合物納米材料是重要的半導(dǎo)體材料,因其獨特的物理化學性能在納米電子器件和光電子器件中有著廣泛的潛在應(yīng)用前景,其制備和應(yīng)用研究一直受到國內(nèi)外的普遍關(guān)注。 本論文采用催化劑輔助熱解有機前驅(qū)體聚硅氮烷在優(yōu)化的條件下合成了多種硅基化合物納米材料。這種方法簡單,僅包括三個步驟:有機前驅(qū)體低溫交聯(lián)固化、球磨粉碎和高溫熱解。理論上,通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)如前驅(qū)體的組分、氣氛、催化劑、熱解溫度等,可以得到不同形貌的納米材料。當使用Fe粉和FeCl2粉作為催化劑時,在高純氮氣保護下,以10℃/min升溫至1250℃熱解2 h,分別合成了束狀Si_3N_4納米線和Y型枝狀Si_3N_4納米線;在同樣條件下,當使用氧化鋁基片上的FeCl2膜作為催化劑時,合成了團簇狀SiO_2非晶納米線。當使用硅片上鍍有的5 nm厚Fe膜作催化劑,前驅(qū)體的量為0.8 g,在高純氮氣保護下,以10℃/min升溫至1250℃熱解2 h,合成了網(wǎng)絡(luò)枝狀Si_3N_4納米線,而且前驅(qū)體的量越充足,升溫速率越快,Fe膜越厚有利于網(wǎng)絡(luò)枝狀Si_3N_4納米線的形成。當以硅片上5 nm厚Fe膜作催化劑,前驅(qū)體的量為0.5 g,在高純氮氣保護下,以5℃/min升溫至1250℃熱解2 h,合成了Si_3N_4納米線陣列,而且前驅(qū)體的量相對較少,保溫時間較短時,有利于陣列的形成;在其他的條件都相同時,當氧分壓較高時,合成了Si_3N_4/SiO_2同軸納米電纜陣列。 用熱解法制備Si_3N_4納米材料的化學反應(yīng)歷程,可能是前驅(qū)體交聯(lián)固化后得到的SiCN化合物與氧氣反應(yīng)生成SiO_2,SiO_2和前驅(qū)體熱解產(chǎn)生的Si或C反應(yīng)生成亞穩(wěn)態(tài)的SiO,SiO與CO及含氮氣相反應(yīng)生成Si_3N_4。用熱解法制備的硅基化合物納米材料的生長機制,是氣-液-固(VLS)機制,論文還給出了相應(yīng)的生長模型。論文測試了部分合成的氮化硅納米材料的光致發(fā)光性能,并探討了其發(fā)光機理,發(fā)光峰的中心位置在1.9+0.2 eV和3.43+0.3 eV。
[Abstract]:Silicon based compound nanomaterials are important semiconductor materials. Because of their unique physical and chemical properties, they have wide potential applications in nano-electronic devices and optoelectronic devices. In this paper, a variety of silicon-based nanomaterials were synthesized by using catalyst assisted pyrolysis organic precursor polysiloxane under optimized conditions. This method is simple and consists of only three steps: low temperature crosslinking and curing of organic precursor, milling and high temperature pyrolysis. In theory, different morphologies of nanomaterials can be obtained by adjusting process parameters such as composition of precursor, atmosphere, catalyst, pyrolysis temperature and so on. When Fe powder and FeCl2 powder were used as catalysts, the bunchy Si_3N_4 nanowires and Y-type dendritic Si_3N_4 nanowires were synthesized by pyrolysis at 10 鈩，

本文編號：2155167