[發(fā)明專利]一種精細調控單晶SiC低維納米結構的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910160764.6
• 申請日: 2009-07-17
• 公開（公告）號: CN101649490A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發(fā)明（設計）人: 楊為佑;王華濤;謝志鵬;安立楠
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院;清華大學;安立楠
• 主分類號: C30B29/36
• 分類號: C30B29/36;C30B29/62;C01B31/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種精細調控單晶SiC低維納米結構的方法，屬材料制備技術領域。

技術背景

納米技術是21世紀科技發(fā)展的前沿和全球焦點，對國家未來科技進步、經濟和社會發(fā)展以及國防安全具有重要意義。世界上已有50多個國家將納米技術作為21世紀技術創(chuàng)新的主要驅動器，并相繼制定了發(fā)展戰(zhàn)略和計劃，以指導和推進本國納米技術的發(fā)展。

SiC半導體低維納米結構，由于特有的納米效應而表現(xiàn)出諸多優(yōu)于傳統(tǒng)體材料的光電等性能，成為近期研究的一個熱點。SiC具有寬帶隙、較高的擊穿電壓、高熱導率、高電子遷移率和高電子漂移速率，是第三代寬帶隙半導體材料，主要用于苛刻工作環(huán)境如高溫、高頻、大功率、光電子和抗輻射器件。另外，SiC低維納米材料具有很高的硬度、韌性、耐磨性、耐高溫性、低的熱膨脹系數等優(yōu)良特性，在制備高性能復合材料、高強度小尺寸復合材料構件、表面納米增強復合材料以及構筑納米光電器件等方面具有非常誘人的應用前景。

實現(xiàn)對低維納米結構形貌及其生長的真正調控，是其器件化的基礎。現(xiàn)有技術實現(xiàn)納米結構形貌的控制，大部分是采用至上而下的加工技術如聚焦離子束切割納米結構等，這些技術依賴先進的加工設備，成本高且周期長。而采用至下而上合成SiC納米結構研究方面絕大部分是采用各種不同的物理和化學方法簡單制備納米結構，在SiC低維納米結構形貌和尺寸的精細調控上，鮮有報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種SiC單晶低維納米結構形貌精細調控的方法。本發(fā)明的方法工藝簡單可控，并具有很好的可重復性。本發(fā)明最大優(yōu)點在于通過控制保護氣氛的壓力，實現(xiàn)對低維納米結構形貌的設計和調控。

本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案為：該SiC單晶低維納米結構的精細調控方法包括以下具體步驟：

1)聚合物前驅體熱交聯(lián)固化和粉碎；

2)C基板在一定濃度的催化劑乙醇溶液中浸漬一定時間，取出后自然晾干；

3)將粉碎得到的粉末和浸漬處理的C基板置于Al₂O₃坩堝中；

4)將Al₂O₃坩堝置于氣氛燒結爐中，在Ar氣氛保護下于1550℃進行高溫熱解，同時改變保護氣氛的壓力。

5)隨爐冷卻至室溫。

所述步驟(1)中，使用的原料為聚硅氮烷，亦可使用其他含Si和C元素的聚合物前驅體，熱交聯(lián)在管式氣氛燒結爐中進行，工藝為260℃熱解保溫30min，保護氣體為N₂，然后球磨粉碎。

所述步驟(2)中，采用0.1～0.2mol/L?Fe(NO₃)₃或Co(NO₃)₂的乙醇溶液浸漬C基板引入催化劑，亦可采用其他金屬化合物。

所述步驟(3)中，粉末置于坩堝底部，C基板置于粉末上方。

所述步驟(4)中，所采用的熱解設備為石墨電阻氣氛燒結爐，其氣氛壓力可調，所采用的保護氣氛為Ar氣，亦可采用其他保護氣氛。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1.與傳統(tǒng)至下而上制備SiC低維納米結構相比，本發(fā)明實現(xiàn)了SiC單晶低維納米結構在形貌和尺寸上的精細調控。通過對保護氣氛壓力的控制，可實現(xiàn)對納米結構生長所需氣源濃度的改變，從而實現(xiàn)對納米結構形貌的調控；

2.與傳統(tǒng)至上而下加工納米結構(如聚焦離子束和腐蝕等)而實現(xiàn)對納米結構形貌和尺寸的加工相比，本發(fā)明成本低，周期短，在納米結構生長的同時即可實現(xiàn)對納米結構的精細調控；

3.工藝簡單可控，具有較高可重復性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一所制得的單晶SiC納米結構的掃描電鏡(SEM)圖；

圖2為本發(fā)明實施例一所制得的單晶SiC納米結構的選區(qū)電子衍射(SAED)圖；

圖3為本發(fā)明實施例二所制得的單晶SiC納米結構的掃描電鏡(SEM)圖；

圖4為本發(fā)明實施例三所制得的單晶SiC納米結構的掃描電鏡(SEM)圖；

圖5為本發(fā)明實施例四所制得的單晶SiC納米結構的掃描電鏡(SEM)圖；

圖6為本發(fā)明實施例五所制得的單晶SiC納米結構的掃描電鏡(SEM)圖；

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

實施例一