不同原料合成SiC晶须的形貌结构特征和生长机理研究.pdfVIP

助 曹于 斟 2012年第13期(43)卷 不 同原料合成 SiC晶须的形貌结构特征和生长机理研究 张军战，张 颖，蒋明学，刘民生 (ia安建筑科技大学 材料与矿资学院，陕西 西安 710055) 摘 要 ： 分别 以 siO。微 粉和 Si。N 为硅 源 ，炭黑为 6．03 (质量分数)，SiO 5．17 (质量分数))和炭黑 ， 碳 源，氧化硼 为催化剂 ，采用碳 热还原法在 1500。C氩 催化剂为硼酐 (B。O。≥98．8 (质量分数))。 气气氛下合成 了SiC晶须。通过透射 电镜和扫描 电镜 分别以SiO。微粉和 Si。N 为硅源 ，炭黑为碳源 ， 对所合 成 SiC晶须的形貌和 晶体 结构特征进行 了分 氧化硼为催化剂，将它们按一定 比例在三头研磨机上 析。结果表明，采用两种硅源所合成的晶须均为 8一SiC 充分混合过筛后装入石墨坩埚中。将石墨坩埚在真空 单晶，晶须的生长面为 (111)面，生长方向为[111]方 碳管炉 中于 0．11MPa氩气气氛下 以不低于 8℃／rain 向。两种硅源所合成的晶须形貌特 点存在较 大差别 ， 的升温速率加热到 1500℃，保温 3h后随炉体 自然冷 表明其合成 SiC晶须的生长机理不 同，VLS生长和螺 却。将合成料混合均匀，在箱式高温电炉 内于空气 中 旋位错的延伸生长可 以分别用来解释 以 SiO：微粉 为 500。C保温 8h，900C保温 1h以除去残余碳 。利用 硅源和以Si。N 为硅源合成的晶须在形貌结构特征上 HF酸浸泡除去残余硅源后反复清洗至 中性 (为了观 的差别 。 察样品的原始形貌 ，某些样 品未进行酸洗)，在 电热鼓 关键词 ： 碳热还原 ；SiC晶须 ；形貌结构 ；生长机理 风干燥箱 中干燥 24h后取 出进行分析检测 。 中图分类号 ： TB34 文献标识码 ：A 用 JEM-3010型高分辨透射 电子 显微镜 (trans— 文章编号：1001—9731(2012)13—1782—04 missionelectronmicroscope，TEM)观察 SiC晶须的形 1 引 言 貌 ，通过选区电子衍射 (selected—areaelectrondiffrac— SiC晶须 (SiC )是一种直径为纳米级至微米级具 tion，SAED)确定晶体结构和 晶须 的生长方 向。同时 有一定长径 比的短纤维状单晶体 ，具有低密度 、高熔 通过 Quanta一200型扫描 电子 显微镜 (scanningelec— 点、高强度 、高模量、低热膨胀率、耐磨 、耐腐蚀及抗高 tronmicroscope，SEM)辅助对 SiC晶须的形貌进行观 温氧化等优 良特性 ，而 SiC纳米晶须更是具有特异光 察 。 学和电学性能的准一维纳米半导体材料 。SiC晶须在 3 结果与讨论 金属、陶瓷、聚合物中具有广泛的应用 ，SiC晶须的合 成对于国防、航空航天、汽车等工业 的发展具有重要的 3．1 SiO。微粉为硅源合成的 SiC晶须的形貌结构特 促进作用。 征