[發明專利]微米尺寸的互連Si-C復合材料的合成

有效

• 申請號: 201380064190.7
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN104837768A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 王東海;衣冉;戴放
• 申請（專利權）人: 賓夕法尼亞州研究基金會
• 主分類號: C01B31/36
• 分類號: C01B31/36;B82Y40/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李英

1.用于合成互連的Si-C納米復合材料的方法，其包括：

煅燒SiO_x(0＜x≤2)以形成包含硅和二氧化硅的納米結構；

使多孔硅納米結構經受氫氟酸蝕刻以形成多孔硅納米結構；

通過氣體的熱分解在多孔硅納米結構上沉積碳，其中所述氣體包含具有碳原子的有機分子，由此形成互連的Si-C納米復合材料。

2.權利要求1的方法，其中所述氣體為選自由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、乙烯、丙烯、丁烯和乙炔組成的組的一種或組分。

3.權利要求1的方法，還包括通過在煅燒步驟之前在具有SiO_x的混合物中包括摻雜劑前體來摻雜所述Si-C納米復合材料。

4.權利要求3的方法，其中所述摻雜劑前體為B₂O₃或P₂O₅。

5.權利要求1的方法，還包括通過在煅燒步驟之前在具有SiO_x的混合物中包括合金前體來形成Si-C納米復合材料的硅合金組分。

6.權利要求5的方法，其中所述合金前體為氧化鍺。

7.權利要求1的方法，其中所述SiO_x(0＜x≤2)選自非晶SiO_x和晶態SiO_x。

8.權利要求1的方法，其中在臥式石英或氧化鋁管中進行煅燒步驟。

9.權利要求1的方法，其中在煅燒步驟之前包括以1500sccm的流量將高純度Ar或N₂引入SiO_x上方的氣氛中持續約20分鐘。

10.權利要求9的方法，還包括將流量降低至100sccm并且通過以約10℃/分鐘的速率升高溫度來將SiO_x加熱至從900℃到1150℃的溫度，然后維持最高溫度持續2至24小時之間的持續時間。

11.權利要求1的方法，其中氫氟酸大約為大于0且最高至48wt％氫氟酸。

12.權利要求1的方法，其中通過將多孔硅納米結構浸漬在氫氟酸中約3小時來進行蝕刻。

13.權利要求12的方法，還包括依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌多孔硅納米結構幾次。

14.權利要求1的方法，其中在約500℃至900℃之間進行在多孔硅納米結構上沉積碳的步驟。

15.權利要求1的方法，其中在煅燒步驟中不包括NaOH。

16.權利要求1的方法，其中在蝕刻步驟中不包括乙酸。

17.互連的Si-C納米復合材料，其通過權利要求1的方法制備。

18.互連的Si-C納米復合材料，其包含：

具有通過SEM觀察測量的約20μm的塊狀尺寸的由多個具有約10－20nm的尺寸的互連的硅納米結構組成的硅結構，所述硅結構包括表面和多個通道；并且

碳在硅結構的表面上和在硅結構的通道中，其中碳以組合物質量的介于5％和25％之間的量存在。

19.權利要求18的互連的Si-C納米復合材料，還包含在硅結構中摻雜的多個硼原子。

20.權利要求18的互連的Si-C納米復合材料，還包含與硅結構合金化的多個鍺原子。