碳化硅纳米晶须的制备研究进展-nanoelectronicmaterialsanddevices

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1、第9期电子元件与材料Vol.22No.92003年9月ELECTRONICCOMPONENTS&MATERIALSSep.2003信息材料及应用碳化硅纳米晶须的制备研究进展吴艳军蔡炳初张亚非吴建生上海交通大学薄膜与微细技术教育部重点实验室微纳米科学技术研究院上海200030摘要:介绍了制备SiC纳米晶须的方法包括固相碳源法电弧放电电阻加热蒸发SiOx薄膜生长及CNTS受限反应法液相碳源法sol-gel及气相碳源法浮动催化剂法Fe纳米薄膜催化法等分析了各种方法的特点及存在的问题对制备SiC纳米晶须的前景与发展方向进行了评述关键词:SiC纳米晶须;制备方法;纳米电子

2、材料纳米复合材料中图分类号:TN304.05文献标识码:A文章编号:1001-2028200309-0041-04NewProgressonManufactureTechnologyforSiCNanorodsWUYan-jun,CAIBing-chu,ZHANGYa-fei,WuJian-sheng(StateKeyLabofThinFilmandMicro-Fabrication,theResearchInstituteofMicro/NanoMeterTechnology,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,

3、China)Abstract:SomemanufacturetechnologiesforSiCNanorodsarepresented.Theyaretheprocessofsolid-phasecarbonsource,includingarc-discharge,evaporationathightemperature,growthofSiOxfilmandcarbonnanotube-confinedreaction;theprocessofliquid-phasecarbonsource,includingsol-gel;andtheprocessof

4、vapor-phasecarbonsource,includingfloatingcatalysisandnano-filmcatalysisKeywords:SiCnanorods;manufacturetechnology;nano-electronicmaterial;nano-compositematerial碳化硅具有宽带隙高临界击穿电压高热导率须主要是立方相b-SiC晶型[8]高载流子饱和漂移速度等特点[1~3]是第三代宽带隙半本文介绍了目前国内外已经报道的制备SiC纳米导体材料主要应用于高温高频大功率光电子晶须的主要方法和笔者最新的相关工作由于多数

5、制和抗辐射器件尤其在高速电路器件高温器件和高备SiC纳米晶须的生长系统中使用的硅源是固相材功率器件中有着巨大的潜在应用价值[4]同时由于料而使用的碳源却有固液气相之分故按照碳SiC具有高强度高硬度高抗氧化性高耐腐蚀性源的状态把制备方法分为固液气相碳源法三大类高导热性和低热膨胀系数等特点所以SiC微米粉和1制备技术的新进展微米晶须是制备高强高温复合材料大尺寸构件的主要增强相之一[5]近年来的研究表明SiC纳米晶须不1.1固相碳源法但是具有特异光学和电学性能的准一维纳米半导体材1.1.1电弧放电法料而且还是目前已知所有可能作为晶须状的材料中电弧放电法[9]见图1是将

6、含有Fe元素的SiC硬度和强度最高的品种[6]SiC纳米晶须与大多数棒作为阳极石墨作为阴极在低气压下进行电弧放金属不发生反应并容易构成高硬度高韧性高耐磨性耐高温抗高温蠕变低热膨胀系数的超强复阴极合材料和多种高性能复合材料特别是在制备纳米光电子器件高强度细小尺寸复合材料构件和薄型复合SiC棒阳极材料构件表面纳米增强复合材料方面具有非常诱人石英管的应用前景[7]因此如何大量制备SiC纳米晶须显图1电弧放电法得十分重要实验研究表明目前制备的SiC纳米晶Fig.1Aschematicdiagramofthearc-dischargesetup收稿日期2002-12-26

7、修回日期2003-04-25基金项目国家自然科学基金资助项目No.50272039作者简介吴艳军(1974–)男内蒙古包头市人博士研究生研究方向为纳米SiC及纳米碳管Tel:(021)62932303;E-mail:yanjun_wu@sjtu.edu.cn万方数据42电子元件与材料2003年电在反应室的石英管内壁上形成SiC纳米晶须在种方法进一步发展的关键因素电弧放电过程中高温使得阳极顶端的SiC分解为Si1.1.3SiOx薄膜生长法和C同时除了放电加热外SiC阳极自身由于高SiO薄膜生成法[11]如图3系首先用电子束蒸x电阻而发热使得阳极沿轴向的温度高于Fe

8、的熔点SiOx薄膜SiC