N摻雜SiC一維納米材料的制備、場(chǎng)發(fā)射性能及第一性原理計(jì)算.pdf

1、本文主要研究了利用不同的C源和N摻雜劑，采用化學(xué)氣相反應(yīng)法制備了高質(zhì)量的N摻雜SiC一維納米材料，并探索了聚合物直接裂解法制備SiC/SiO2同軸納米電纜及N摻雜SiC/SiO2同軸納米電纜，并對(duì)不同工藝條件下所得產(chǎn)物的生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了探討;采用場(chǎng)發(fā)射測(cè)試系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了場(chǎng)發(fā)射性能測(cè)試;利用基于密度泛函理論的第一性原理贗勢(shì)法分析了N摻雜對(duì)產(chǎn)物場(chǎng)發(fā)射性能的影響機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:
　　以Si/SiO2混合粉體為Si源，以同時(shí)提供C

2、源和N源的C3H6N6為摻雜劑，采用化學(xué)氣相反應(yīng)法制備了(1)N摻雜SiC一維納米材料。研究了原料m(Si/SiO2)∶m(C3H6N6)質(zhì)量比、合成溫度、保溫時(shí)間等對(duì)產(chǎn)物形貌及場(chǎng)發(fā)射性能的影響規(guī)律，并對(duì)其生長(zhǎng)和對(duì)場(chǎng)發(fā)射性能影響的機(jī)理進(jìn)行了探討。得到的優(yōu)選工藝為:原料m(Si/SiO2)∶m(C3H6N6)質(zhì)量比1∶3、合成溫度1250℃、保溫時(shí)間25min。優(yōu)選工藝條件下所得產(chǎn)物純度較高，直徑尺寸均勻，大約為80nm，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十微米

3、，納米線為具有立方結(jié)構(gòu)的β-SiC單晶，其開(kāi)啟電場(chǎng)和閾值電場(chǎng)分別為1.5V/μm和3.5V/μm。
　　以Si/SiO2混合粉體為Si源，以同時(shí)提供C源和N源的CO(NH2)2為摻雜劑，采用化學(xué)氣相反應(yīng)法制備N摻雜SiC一維納米材料。研究了原料m(Si/SiO2)∶m(CO(NH2)2)質(zhì)量比、合成溫度、CO(NH2)2保溫溫度等對(duì)產(chǎn)物形貌及場(chǎng)發(fā)射性能的影響規(guī)律，并對(duì)其生長(zhǎng)和對(duì)場(chǎng)發(fā)射性能影響的機(jī)理進(jìn)行了探討。得到的優(yōu)選工藝為:原料

4、m(S i/SiO2)∶m(CO(NH2)2)質(zhì)量比1∶3、合成溫度1250℃、CO(NH2)2保溫溫度250℃。優(yōu)選工藝條件下所得產(chǎn)物純度較高，直徑尺寸均勻，大約為80nm，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十微米，納米線為具有立方結(jié)構(gòu)的β-SiC單晶，其開(kāi)啟電場(chǎng)和閾值電場(chǎng)分別為1.9V/μm和4.0V/μm。
　　以PCS或PCS和C3H6N6為原料采用聚合物直接裂解法，在1200℃下保溫2h制備出大量的β-SiC/SiO2及N摻雜β-SiC/SiO

5、2同軸納米電纜，該種電纜純度較高，表面均勻，長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十微米，而且由直徑為30-60nm的單晶β-SiC暗色核心和厚度為15-20nm的非晶SiO2亮色外殼組成。對(duì)PCS裂解機(jī)理和SiC/SiO2同軸納米電纜生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行了探討。場(chǎng)發(fā)射測(cè)試結(jié)果表明，β-SiC/SiO2納米電纜的開(kāi)啟電場(chǎng)和閾值電場(chǎng)分別為3.2V/μm和6.5V/μm，而N摻雜β-SiC/SiO2納米電纜的開(kāi)啟電場(chǎng)和閾值電場(chǎng)分別為2.5V/μm和5.3V/μm，相比未摻雜的