溶劑熱壓法制備氧化鋁多孔固體及其介電性能研究.pdf

1、利用水熱熱壓和有機(jī)溶劑熱壓方法制備了Al2O3和BN多孔納米固體，并對(duì)它們的孔隙率、穩(wěn)定性、介電特性以及力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試分析；另外，為了降低多孔材料的介電常數(shù)和提高其穩(wěn)定性，我們又制備了有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合多孔固體，并研究了它們的力學(xué)性能和介電性質(zhì)。 與氧化鋁陶瓷相比，利用水熱熱壓方法制備的氧化鋁多孔納米固體在制備方法和介電性能方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)，更容易滿足超大規(guī)模集成電路對(duì)低k材料的要求。因此本文首先系統(tǒng)分析了熱處理對(duì)氧化鋁多孔納

2、米固體結(jié)構(gòu)及其介電性能的影響。熱處理能夠使水熱熱壓過程中生成AlOOH脫水重新生成顆粒狀氧化鋁，并促進(jìn)氧化鋁納米顆粒的相互連接，從而使其力學(xué)強(qiáng)度大大提高，此結(jié)構(gòu)上的變化使多孔固體的介電性質(zhì)相應(yīng)變化。 為了提高多孔材料的孔隙率，并通過溶劑分子與氧化鋁納米顆粒的配位作用降低材料的極性，從而進(jìn)一步降低材料的介電常數(shù)，提高穩(wěn)定性，我們選擇了二氧六環(huán)做造孔劑制備氧化鋁多孔固體。結(jié)果表明：二氧六環(huán)在調(diào)節(jié)氧化鋁多孔納米固體的孔隙率方面具有顯著

3、的效果，通過調(diào)控?zé)釅簤毫Γ瑯悠返目紫堵试诤艽蠓秶鷥?nèi)隨之變化，因此可以有效地調(diào)控多孔固體的介電性能。。 分別用蒸餾水和二氧六環(huán)做造孔劑制備的氧化鋁多孔固體，在孔隙率和機(jī)械強(qiáng)度上不能兩者兼具。而這兩種試劑的可任意比例混溶且不發(fā)生反應(yīng)，因此用混合溶劑作為造孔劑，獲得高強(qiáng)度和高孔隙率的多孔納米固體。結(jié)果表明：制備的多孔納米固體的孔隙率與混合溶劑中水的含量成反比，與二氧六環(huán)的含量成正比，對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)和力學(xué)強(qiáng)度都出現(xiàn)與孔隙率相反的變化規(guī)律

4、。 多孔的結(jié)構(gòu)確實(shí)為降低材料的介電常數(shù)提供了有利條件，但這種結(jié)構(gòu)同樣易于吸附環(huán)境中的其他分子，使自身的穩(wěn)定性受到較大影響。考慮到聚酰亞胺具有良好的力學(xué)性能和穩(wěn)定性，而且介電常數(shù)較低，為結(jié)合發(fā)揮有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)多孔材料各自的優(yōu)點(diǎn)，本文作者將合成聚酰亞胺的原料溶于造孔劑DMF中，在溶劑熱壓過程中完成PI的制備過程，制備出聚酰亞胺/氧化鋁復(fù)合多孔固體。測(cè)試結(jié)果表明，這種復(fù)合多孔納米固體能夠在保持無(wú)機(jī)多孔固體本身低介電特征的同時(shí)，改善孔