CVD法制備氮化硼納米片及其性能研究.pdf

1、納米材料是指至少有一維的尺寸在1到100納米間的材料,具有奇特和新穎的特性以及廣泛的應(yīng)用,許多情況下可能比其塊體材料更有價(jià)值,所以在過去的20年間引起了廣泛的注意。最早發(fā)現(xiàn)的一維的碳納米管具有類似蜂窩狀的結(jié)構(gòu),引起了大量的理論與實(shí)驗(yàn)研究。層狀氮化硼與石墨結(jié)構(gòu)類似,就像石墨中的碳原子被交替的B和N原子替換。因此,二維的層狀氮化硼納米材料也逐漸成為研究熱點(diǎn)。本論文用化學(xué)氣相沉積法和固相法制備了一維和二維的氮化硼材料及一維B-C-N納米管,利

2、用掃描電鏡、透射電鏡、X射線光電子能譜、陰極熒光以及場(chǎng)發(fā)射測(cè)試等分析測(cè)試手段,對(duì)所制備的產(chǎn)物進(jìn)行了表征測(cè)試和性能分析。
　　第一,利用BCl3-NH3-H2氣體反應(yīng)體系,通過化學(xué)氣相沉積法,在無外加電場(chǎng)等輔助條件下,1000℃反應(yīng),在硅片表面合成了垂直于襯底排列的氮化硼納米薄片(BNNSs)。BNNSs的厚度小于10nm,并且具有與石墨類似的層狀結(jié)構(gòu),產(chǎn)物屬于六方相。CL測(cè)試發(fā)現(xiàn)BNNSs具有很好的深紫外發(fā)射特性;場(chǎng)發(fā)射測(cè)試表明,

3、BNNSs的開啟電壓約為6.5V/um,低于氮化硼薄膜的開啟電壓。通過一系列對(duì)比試驗(yàn),提出了垂直的BNNSs的可能的生長(zhǎng)機(jī)理。
　　第二,使用硅片疊加法成功制備出大量硅納米線,并以這些硅納米線為模板,用化學(xué)氣相沉積法在其表面沉積上氮化硼結(jié)構(gòu)。在硅納米線表面所合成的產(chǎn)物為粗糙的小片狀結(jié)構(gòu)。XPS和FTIR測(cè)試表明表面的片狀結(jié)構(gòu)為氮化硼,屬于六方相。結(jié)合反應(yīng)條件和測(cè)試分析結(jié)果推測(cè)硅納米線及其表面的片狀氮化硼的生長(zhǎng)機(jī)制。
　　第三

4、,使用三聚氰胺和硼酸為原料,以硝酸鎳為催化劑固相法合成出一維BCN納米管。此方法避免了含硼有毒氣體的使用。XRD測(cè)試表明產(chǎn)物中含有Ni催化劑,B-C-N材料是六方相的。納米管直徑分布在30到90nm,長(zhǎng)度達(dá)到微米級(jí),管壁非常薄,并且納米管是竹節(jié)狀的,但在節(jié)點(diǎn)處沒有催化劑顆粒。EDS分析也進(jìn)一步證明產(chǎn)物主要由B、C、N三種元素組成,O和Ni含量比較少。通過Raman光譜和FTIR譜圖,進(jìn)一步分析產(chǎn)物的結(jié)構(gòu),可以證明納米管是含有B、C、N元