化学刻蚀两步法制备硅纳米线(英文)

采用化学刻蚀两步法制备硅纳米线。在制作过程的不同阶段,通过金相显微镜,扫描电子显微镜及透射电子显微镜分别对其表面形态进行观察。结果表明,通过两步法制作的硅纳米线比传统刻蚀方法制作的样品具有更细的直径。光致发光的测量结果表明,两步法制备的硅纳米线在可见光领域有较强的红光发射。     

碳化硅纳米线增强多孔碳化硅陶瓷基复合材料的制备

构建多孔碳化硅纳米线(SiCNWs)网络并控制化学气相渗透(CVI)过程,可设计并获得轻质、高强度和低导热率SiC复合材料。首先将SiCNWs和聚乙烯醇(PVA)混合,制备具有最佳体积分数(15.6%)和均匀孔隙结构的SiCNWs网络;通过控制CVI参数获得具有小而均匀孔隙结构的SiCNWs增强多孔SiC(SiCNWs/SiC)陶瓷基复合材料。SiC基体形貌受沉积参数(如温度和反应气体浓度)的影响,从球状颗粒向六棱锥颗粒形状转变。SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料的孔隙率为38.9%时,强度达到(194.3±21.3) MPa,导热系数为(1.9 ± 0.1) W/(m∙K),显示出增韧效果,并具有低导热系数。     

热化学气相反应法制备SiC纳米粉的研究

利用ＳｉＨ４－Ｃ２Ｈ４－Ｈ２系统的反应，在１４２３Ｋ￣１６７３Ｋ温度范围内对ＳｉＣ超细粉的合成进行了系统研究。采用的粉末表征方法有透射电镜（ＴＥＭ）、红外吸收谱（ＩＲ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）、粉末比表面分析（ＢＥＴ），高分辨透射电镜（ＨＲＥＭ）和化学分析。结果表明，改变反应温度和反应气体组成比能获得高纯ＳｉＣ超细粉。在１４２３Ｋ￣１５７３Ｋ范围内，粉末富硅，当温度超过１６２３Ｋ时粉末富碳，在Ｔ＝１     

碳化硅纳米线增韧碳化硅纤维/碳化硅基体损伤行为研究

通过在碳化硅纤维表面原位生长纳米线得到具有多级增强结构的碳化硅复合材料, 对复合材料引入纳米线后的微观结构、弯曲强度以及损伤的变化过程进行了研究。研究结果表明, 相较于原始的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料, 碳化硅纳米线可以明显提高基体沉积效率并改善材料的弯曲力学性能。从声发射技术和维氏硬度压痕测试结果可以看出, 纳米线通过抑制微裂纹的产生和在微裂纹之间发生桥联来抑制早期损伤的发展。此外, 在纳米线表面沉积一层氮化硼界面相, 纳米线与基体之间的结合力变弱, 复合材料对微裂纹的抑制和偏转得到进一步增强, 弯曲性能大幅提升。     

碳化硅纳米线的湿腐蚀研究

使用湿腐蚀法即氢氟酸和硝酸的混合酸(体积比为3:1),于100℃对所制备的具有周期性孪晶结构的碳化硅纳米线进行腐蚀,采用SEM、HRTEM、FTIR、PL对所得的样品进行表征,并讨论了纳米线腐蚀的反应机理.结果表明,混合酸对具有周期性孪晶结构纳米线的腐蚀具有选择性,形成了不同于原材料的特殊形貌.同时,腐蚀改变了纳米线的光致发光性能.     

化学气相反应合成单分散性碳纳米管研究

采用液相注入的化学气相流催化反应,在乙醇为碳源和二茂铁为催化剂的反应系统中加入微量的水,在氩气流中高产率合成出具有氧化基表面、高结晶度和大内管径的多壁碳纳米管.此方法合成的碳管可高浓度分散于乙醇、苯、甲苯、二甲苯、正己烷等有机溶剂中.高分辨电镜观察碳管端部呈开口状,碳管表层部分有缺陷,但管内碳层完整、排列整齐、呈高度结晶态.光电子能谱(XPS)分析测得碳管表面有碳氧键.由此可知,在反应系统中加入微量的水一方面活化了催化剂、提高了碳管产率,另一方面产生了氧化的碳管表面.对碳管进行氧化处理获得可分散纳米碳管是实现其众多应用的关键步骤,常规采用酸处理氧化或热氧化等后续处理方法,但这些处理常常导致破坏结晶性,降低材料性能.本工作采用一步法高产率合成出具有氧功能化表面的、可分散、高结晶度的碳纳米管,这对碳管的制备及相关应用具有重要意义.     

碳纳米管内填充生长超细一维亚化学计量比氧化钨纳米线

超细亚化学计量比过渡金属氧化物纳米材料的可控制备具有重要应用价值, 但其可控合成仍存在挑战。本研究提出了基于碳纳米管的限域空间合成法, 首先采用溶液法将四硫代钨酸铵((NH₄)₂WS₄)填充至碳管内, 然后真空热分解反应制得产物。通过表征发现: 碳管内限域生长的主要产物为一维亚氧化物W₃O₈纳米线, 其典型线宽为1.23~1.93 nm, 对应4~5列钨氧原子链, 长度可达数十微米。W₃O₈纳米线与碳管内壁之间主要为范德华力相互作用(间距约0.35 nm), 为分离及表征W₃O₈纳米线的本征特性提供了方便, 该方法也有望应用于合成其他亚化学计量比的一维过渡金属氧化物纳米线。     

催化剂辅助化学气相沉积法制备InN纳米线

采用催化剂辅助化学气相沉积法,通过固-液-气(V-L-S)机理控制在硅衬底上制备了高质量的InN纳米线。利用FESEM、XRD、HRTEM对制备的InN纳米线的表面形貌和结构进行了表征。分析表明合成的InN纳米线为标准的六方纤锌矿结构,纳米线沿[102]方向生长。室温PL光谱表明,制备的InN纳米线在1580nm(0.78eV)处存在很强的无缺陷的带边发射,与六方纤锌矿结构InN单晶发射峰位置一致,表现出良好的光电性能。     

三维碳化硅纳米线增强碳化硅陶瓷基复合材料的电磁屏蔽性能

碳化硅纳米线具有优异的电磁吸收性能, 三维网络结构可以更好地使电磁波在空间内被多次反射和吸收。通过抽滤的方法制备得到体积分数20%交错排列的碳化硅纳米线网络预制体。然后采用化学气相渗透工艺制备热解炭界面和碳化硅基体, 并通过化学气相渗透和前驱体浸渍热解工艺得到致密的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料。甲烷和三氯甲基硅烷分别是热解炭和碳化硅的前驱体, 随着热解碳质量分数从21.3%增加到29.5%, 多孔SiCNWs预制体电磁屏蔽效率均值在8~12 GHz (X)波段从9.2 dB增加到64.1 dB。质量增重13%的热解碳界面修饰的SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在X波段平均电磁屏蔽效率达到37.8 dB电磁屏蔽性能。结果显示, SiCNWs/SiC陶瓷基复合材料在新一代军事电磁屏蔽材料中具有潜在应用前景。     

氢化碳化硅(SixC1-x∶H)薄膜发光特性和纳米线发光增强研究

氢化碳化硅薄膜作为一种宽带隙的半导体材料,具有优越的物理特性,其在光电子器件上的潜在应用引起了人们的兴趣。利用等离子增强化学气相沉积(PECVD)系统制备了一系列氢化碳化硅薄膜,通过改变反应前驱物及流量比调节薄膜的室温光致发光性质。实验发现在一定范围内随着流量比R(CH_4/SiH_4)的提高,氢化碳化硅薄膜的光致发光峰位蓝移且发光强度增强;同时反应前驱物中的氢会极大影响氢化碳化硅薄膜的发光强度。通过椭偏仪(Ellipsometer)测量了薄膜的光学常数,发现薄膜沉积速率随着流量比R的增加而降低;傅里叶红外光谱仪(FTIR)测试表明Si-C有序度随着流量比的增加而增大。同时研究了三维纳米线结构对多态碳化硅薄膜发光性质的影响。光致发光测试结果表明三维纳米线结构可以有效提高薄膜的光致发光强度。     

Synthesis of silicon carbide nanowires by solid phase source chemical vapor deposition

In this paper, we report a simple approach to synthesize silicon carbide (SiC) nanowires by solid phase source chemical vapor deposition (CVD) at relatively low temperatures. 3C-SiC nanowires covered by an amorphous shell were obtained on a thin film which was first deposited on silicon substrates, and the nanowires are 20–80 nm in diameter and several μm in length, with a growth direction of [200]. The growth of the nanowires agrees well on vapor-liquid-solid (VLS) process and the film deposited on the substrates plays an important role in the formation of nanowires.     

化学气相沉积铝掺杂碳化硅的微波介电特性

以三氯甲基硅烷(CH3SiCl3,MTS)为原料,三甲基铝(Al(CH3)3,TMA)为掺杂源,氢气和氩气分别作为两者的载气,氩气同时作为稀释气以常压化学气相沉积在石墨基体上沉积碳化硅涂层.采用XRD、EDS和介电性能测试,结果表明铝已经进入碳化硅晶格中并占据硅的位置,同时引起介电常数实部和虚部有不同程度的增大,这可能是由于SiC中固溶了Al原子,在掺杂后的SiC中形成大量的带电缺陷,这些带电缺陷在电磁波交变电场作用下产生极化耗散电流和强烈的极化弛豫.     

以液态碳硅烷为先驱体制备CVD SiC涂层

合成了液态碳硅烷并对其结构进行了分析,以液态碳硅烷为先驱体在900 ℃、低压的条件下采用化学气相沉积工艺制备了SiC涂层.实验结果表明,液态碳硅烷是以Si-C键为主链的数种低分子聚合物的混合物,分子组成中不含氧和腐蚀性元素,可通过分馏得到具有合适沸点的先驱体.涂层表面光滑且质硬,沉积产物为较纯的部分结晶的β-SiC.     

低温化学气相沉积法制备SiC纳米粉体

合成了液态碳硅烷并对其结构进行了分析;采用化学气相沉积工艺,以自制的液态碳硅烷为先驱体,分别在850℃和900℃的较低温度下制得了SiC粉体,并对产物进行了IR、XRD和SEM分析.结果表明,850℃产物中含有未分解完全的有机基团,900℃产物为较纯的部分结晶的纳米SiC粉体,粒度为50～70nm.     

爆炸辅助气相沉积法制备炭纳米线的研究

根据爆炸辅助气相沉积法生长碳纳米管的机理,设计了两种制备炭纳米线的方案:(1)使用低活性铁-镍二元金属催化剂;(2)对钴催化剂作用下碳纳米管的生长实施冷冻。透射电子显微镜显示这两种方法制备的炭纳米线均为纳米颗粒组装而成,具有非常粗糙的表面。其中,使用铁-镍二元催化剂所制炭纳米线直径分布不均匀,黏结情况严重;而在冷冻钴催化剂作用下炭纳米管生长过程所得的炭纳米线直径分布比较均匀,黏结情况也大为减少。这两种纳米线的差别与金属催化剂的活性有关。光催化降解亚甲基蓝实验表明:冷冻碳纳米管生长所得炭纳米线具有良好的催化辅助功能,可以提高ZnS纳米晶的光催化活性。     

热化学气相沉积法在硅纳米丝上合成碳纳米管

利用热化学气相沉积法在负载不同厚度催化剂的硅纳米丝(SiNW)表面生长碳纳米管(CNTs),探讨了生长条件对所合成SiNW-CNT的结构和场发射特性的影响.这种类似树状的三维结构具有较高碳纳米管表面密度及降低的电场筛除效应等潜在优势.使用拉曼光谱( Raman)、电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、能量扩散分光仪(EDS)分析了碳纳米管的结构性质,并在高真空下施加电场测得碳纳米管的场发射特性.结果表明:随硅纳米丝上负载催化剂镍膜厚度的变化,所合成碳纳米管的表面特性、结晶结构及功函数改变,导致电子发射难易程度的改变,进一步影响碳纳米管的场发射特性.     

Preparation of nanosized silicon carbide powders by chemical vapor deposition at low temperatures

Liquid carbosilane was synthesized and analyzed by infrared (IR) and H-NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy. Silicon carbide (SiC) powders were prepared by chemical vapor deposition (CVD) at 850°C and 900°C from liquid carbosilanes. The product powders were characterized by IR spectroscopy, X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Results show that liquid carbosilane synthesized was the mixture of several oligomers that had a Si-C backbone. The powders prepared at 850°C contain some organic segments, and those prepared at 900°C are pure nanosized SiC powders, which are partly crystallized, the size of which is about 50–70 nm. Translated from Journal of Functional Materials and Devices, 2006, 12(5): 447–450 (in Chinese)     

Epitaxial integration of nanowires in microsystems by local micrometer-scale vapor-phase epitaxy

Free-standing epitaxially grown nanowires provide a controlled growth system and an optimal interface to the underlying substrate for advanced optical, electrical, and mechanical nanowire device connections. Nanowires can be grown by vapor-phase epitaxy (VPE) methods such as chemical vapor deposition (CVD) or metal organic VPE (MOVPE). However, VPE of semiconducting nanowires is not compatible with several microfabrication processes due to the high synthesis temperatures and issues such as cross-contamination interfering with the intended microsystem or the VPE process. By selectively heating a small microfabricated heater, growth of nanowires can be achieved locally without heating the entire microsystem, thereby reducing the compatibility problems. The first demonstration of epitaxial growth of silicon nanowires by this method is presented and shows that the microsystem can be used for rapid optimization of VPE conditions. The important issue of the cross-contamination of other parts of the microsystem caused by the local growth of nanowires is also investigated by growth of GaN near previously grown silicon nanowires. The design of the cantilever heaters makes it possible to study the grown nanowires with a transmission electron microscope without sample preparation.     

气相沉积法制备Co掺杂ZnO纳米线的磁学性能研究

研究了气相沉积方法制备的Co掺杂ZnO纳米线的结构及其磁学性能。结果表明，Co离子代替Zn离子的位置进入ZnO晶格，样品的磁性能对实验条件的依赖性比较大，通入适量空气的条件下制备的样品具有室温铁磁性。     

Large-area chemical vapor deposition-grown monolayer graphene-wrapped silver nanowires for broad-spectrum and robust antimicrobial coating

New types of antimicrobial systems are urgently needed owing to the emergence of pathogenic microbial strains that gain resistance to antibiotics commonly used in daily life and medical care. In this study, we developed for the first time a broad-spectrum and robust antimicrobial thin film coating based on large-area chemical vapor deposition (CVD)-grown graphene-wrapped silver nanowires (AgNWs). The antimicrobial graphene/AgNW hybrid coating can be applied on commercial flexible transparent ethylene vinyl acetate/ polyethylene terephthalate (EVA/PET) plastic films by a full roll-to-roll process. The graphene/AgNW hybrid coating showed broad-spectrum antimicrobial activity against Gram-negative (Escherichia coli) and Gram-positive bacteria (Staphylococcus aureus), and fungi (Candida albicans). This effect was attributed to a weaker microbial attachment to the ultra-smooth graphene film and the sterilization capacity of Ag+, which is sustainably released from the AgNWs and presumably enhanced by the electrochemical corrosion of AgNWs. Moreover, the robust antimicrobial activity of the graphene/AgNW coating was reinforced by AgNW encapsulation by graphene. Furthermore, the antimicrobial efficiency could be enhanced to ~100% by water electrolysis by using the conductive graphene/AgNW coating as a cathode. We developed a transparent and flexible antimicrobial cover made of graphene/AgNW/EVA/PET and an antimicrobial denture coated by graphene/ AgNW, to show the potential applications of the antimicrobial materials.

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