[發明專利]一種SiC納米線及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201910903443.4
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110589832A
• 公開（公告）日: 2019-12-20
• 發明（設計）人: 唐永炳;徐陽;王陶;蔡菁華
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: C01B32/977
• 分類號: C01B32/977
• 代理公司: 44414 深圳中一聯合知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃志云

本發明提供了一種SiC納米線的制備方法，所述SiC納米線采用熱絲化學氣相沉積法制備獲得，所述熱絲化學氣相沉積法的具體方法包括如下步驟：提供一基底，對所述基底進行表面清洗、干燥；將處理得到的基底放置于熱絲化學氣相沉積設備沉積室內；通入含有碳源氣體、硅源氣體的混合氣體，保持所述基底與所述設備內部的燈絲的距離為16～18mm，在所述燈絲的功率為6800～7000W、所述燈絲的溫度為600～800℃的條件下；制備所述SiC納米線。該制備方法工藝簡單，生產成本低，速率高；制備得到的SiC納米線長度粗細可較準確控制，且均一穩定，純度較高。

技術領域

本發明涉及半導體及電池負極材料的領域，尤其涉及一種SiC納米線及其制備方法和應用。

背景技術

近年來,半導體納米線由于具有獨特的電學、光學及力學等性能,在新型納米光電子器件領域擁有廣闊的應用前景,因而引起了研究者的極大關注。碳化硅(SiC)半導體材料是繼第一代元素半導體材料(Si)和第二代化合物半導體材料(GaAs、GaP、InP等)之后發展起來的第三代半導體材料,具有間接寬禁帶、大的擊穿電場、高的熱導率和高的電子飽和漂移速度等特點,使其在高溫、高頻、高功率和抗輻射等極端環境下工作的光電子器件制備方面有著巨大的應用前景。目前,SiC半導體材料的研究著重兩個方面:SiC單晶的生長和SiC納米線的合成。SiC納米線除保留其寬帶隙半導體性能外,還由于納米尺寸效應、特定的形貌和內在的特殊結構及缺陷,在力學性能、發光性能和場發射性能等方面展現出更多特異性,因此研究SiC納米線合成、結構和性能具有重要意義。其次，SiC納米線具有優良的框架結構，可作為電池負極材料。

SiC納米線具有間接寬禁帶、大的擊穿電場、高的熱導率和高的電子飽和漂移速度等特點,使其在高溫、高頻、高功率和抗輻射等極端環境下工作的光電子器件制備方面有著巨大的應用前景。世界各國也在SiC納米線制備方面投入了大量時間精力，但效果并不理想。目前，SiC納米線的制備仍然存在制備工藝繁瑣，耗費時間長，產量低，制備出的SiC納米線純度低且粗細不均勻，反應不易控制等許多缺點。制備的納米線制備工藝復雜而且制備周期太長，制備出的納米線直徑不均一且純度較低，用這種不均一的納米線制備出的光電子器件或者電化學儲能器件使用性能會受到較大影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種SiC納米線及其制備方法和應用，旨在解決現有技術中SiC納米線制備工藝繁瑣且制備得到的SiC納米線純度低、粗細不均勻的問題。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種SiC納米線的制備方法，所述SiC納米線采用熱絲化學氣相沉積法制備獲得，所述熱絲化學氣相沉積法的具體方法包括如下步驟：

提供一基底，對所述基底進行表面清洗、干燥；

將處理得到的基底放置于熱絲化學氣相沉積設備沉積室內；通入含有碳源氣體、硅源氣體的混合氣體，保持所述基底與所述設備內部的燈絲的距離為16～18mm，在所述燈絲的功率為6800～7000W、所述燈絲的溫度為600～800℃的條件下；制備所述SiC納米線。

相應的，一種SiC納米線，所述SiC納米線由所述的SiC納米線的制備方法制備得到。

以及，一種SiC納米線的應用，所述SiC納米線應用于光電子器件、電化學儲能器件、電池材料中。

本發明所提供的SiC納米線的制備方法選用熱絲化學氣相沉積法制備獲得，具體的，直通過控制基底與燈絲的距離、燈絲的功率以及燈絲的溫度，接在基底表面通過熱絲化學氣相沉積生長SiC納米線，使利制備出的SiC納米線長度粗細可較準確控制，且均一穩定，純度較高。該制備方法工藝簡單，生產成本低，但是生產速率大大提高，生產可控性也大大增強，有利于SiC納米線材料大規模生產及應用。