单晶氮化硅(α-Si3N4)纳米线的制备及其光学性能.pdf

解 挺 等：单晶氮化硅(α-Si N )纳米线的制备及其光学性能 3027 3 4 单晶氮化硅(α-Si N )纳米线的制备及其光学性能* 3 4 解∗ 1,3 2,3 3 解 挺 ，吴玉程 ，张立德 （1. 合肥工业大学 摩擦学研究所，安徽 合肥 230009 ；2. 合肥工业大学 材料科学与工程学院， 安徽 合肥 230009 ；3. 中国科学院固体物理研究所，安徽 合肥 23003 1） 摘 要：介绍了用一种简单的气相合成方法制备出了 定形氧化硅的同轴纳米电缆也有报导[15,16] 。本文介绍 大量高纯单晶氮化硅 （α-Si3N4 ）纳米线，所形成的纳 一种简单的方法，即用单晶硅片直接氮化的方法，能 米线粗细均匀、表面光滑，直径为30~80nm ，其长度 制备出大量的高纯单晶α-Si N 纳米线，同时还研究了 3 4 可达数百微米。同时讨论了氮化硅纳米线的生长机 产物的荧光特性。 理，其生长过程中气- 固机制起主导作用。荧光测试 结果表明，氮化硅纳米线的发光有一个宽的发光带 2 实 验 （波长从500~700 nm ），发光峰位于567 nm 。 本实验所用装置为一管式炉。将一小片单晶硅片 关键词：氮化硅；纳米线；制备；气-固机制；荧光 （111）放入一个陶瓷舟内，再将陶瓷舟放入位于炉 中图分类号：TN304.2+2 文献标识码：A 中的一陶瓷管内。在系统加热前，先通入高纯氮气 文章编号：1001-9731 （2004 ）增刊-3027-03 （N2 ）以驱除炉内的氧气。然后以 30 ℃/min 的加热 1 引 言 速率将炉子升温至 1250℃，并保温 4h 。在加热和冷 却过程中，通入恒定的反应气流：氨气 （NH3 ）（100 氮化硅 （Si N ）是一种人工合成的精细陶瓷材 sccm ）＋氮气 （20 sccm ）。待炉子冷却到室温后，我 3 4 料，既是优良的高温结构材料，又是新型的功能材料。 们发现在硅片的表面上长满了白色絮状产物。我们用 由于其具有耐高温、高强度、高模量、低密度、低热 X射线衍射仪（D/MAX- γB ）、场发射扫描电子显微 膨胀系数以及良好的化学稳定性等优异性能，因而在 镜（SEM ）（JEOL JSM-6700F ）、透射电子显微镜 陶瓷发动机、微电子、空间科学和核动力工程等领域 （TEM ）（日立 H-800 ）等对所得产物进行了表征。 有着极为广阔的应用前景[1~3] 。 并用荧光光谱仪 （Edinburgh FLS920 ）测试了产物的 多年来，人们在制备氮化硅粉体材料、晶须或纤 室温荧光特性，所用激发波长为470 nm 。 维、块体烧结材料以及薄膜及其性能等方面已经开展