碳化硅晶須的生長(zhǎng)機(jī)理與制備方法.pdf

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1、ooVl第卷第期青島化工學(xué)院學(xué)報(bào)Ttttooooooolll9gIgIZaamaiiPiffyCeeeeeeS年月:一57444一()一文章編號(hào)碳化硅晶須的生長(zhǎng)機(jī)理與制備方法,,宋祖?zhèn)ゴ鏖L(zhǎng)虹翁長(zhǎng)根,(青島化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系山東青島266042):,摘要比較詳細(xì)地介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外碳化硅晶須的生長(zhǎng)機(jī)理與制備方法簡(jiǎn)要評(píng)述了。對(duì)碳化硅晶須研究的進(jìn)展?fàn)顩r:;;關(guān)鍵詞碳化硅晶須生長(zhǎng)機(jī)理制備方法:;:中圖分類號(hào)Q782Q784文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼AGrowthMechanismandPreParationofSiliconCarbideWhi

2、skers一,一,一SONGZuweiDAIChanghongWENGChanggeneartentoeestr,naonstueoeeaeenoo,anonnao(DpmfApplidChmiyQigdItitfChmilThlgyShdgQigd266042)sraCnsoaPProaeanteeeansnteszeseoneareAbttAllkidfhdhmhimtosyrhiilibidwhiskerseommentedonandtheprogressofsilieonearbidewhiskersathom

3、eand.aroa5asoreveebd1liwdeywords:seonearesers;eeans;preparationKilibidwhikmhim,、、材料具有類金剛石晶體結(jié)構(gòu);它有a型(六方陶瓷材料以其優(yōu)良的抗化學(xué)腐蝕性耐磨性和、。高硬度以及高熔點(diǎn)等特性在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的菱方結(jié)構(gòu))日型(面心立方結(jié)構(gòu))兩種晶型由表1,。,a應(yīng)用但卻在很大程度上受限于它的低溫脆性80可以看出母型性能優(yōu)于型這可能是由于俘型年代中期,人們開始將陶瓷研究與納米技術(shù)結(jié)合有較少的結(jié)構(gòu)變化和較好的穩(wěn)定性。碳化硅晶須,。,、起來用纖維補(bǔ)強(qiáng)

4、來改善陶瓷的脆性作為陶瓷增具有很好的比強(qiáng)度和比彈性模量以及耐磨耐韌補(bǔ)強(qiáng)的纖維應(yīng)具有以下特點(diǎn):纖維直徑盡可能蝕、抗高溫氧化性等優(yōu)良特性,有“晶須之王”的美、、,,;小強(qiáng)度盡可能高纖維和基體在熱膨脹系數(shù)上應(yīng)稱作為金屬基陶瓷基樹脂基復(fù)合基材料已被。,、、、。有適當(dāng)?shù)钠ヅ潢P(guān)系晶須就是這樣的補(bǔ)強(qiáng)纖維它廣泛運(yùn)用到機(jī)械化工國(guó)防能源和環(huán)保領(lǐng)域因、此碳化硅,通常是指直徑幾微米長(zhǎng)幾十微米的高強(qiáng)度須狀晶須的研制引起人們的極大興趣本研。。晶體質(zhì)量好的晶須是一種接近理想狀態(tài)下生長(zhǎng)究對(duì)SICw的合成技術(shù)及進(jìn)展加以簡(jiǎn)要的評(píng)述的單晶體,純度很高,晶須

5、的晶體結(jié)構(gòu)比較完整,,1碳化硅晶須的生長(zhǎng)機(jī)理所含內(nèi)部缺陷很少故其強(qiáng)度接近于完整晶體材,:;料的理論值向單位陶瓷中添加晶須可通過各種碳化硅晶須的生長(zhǎng)狀況有三個(gè)級(jí)別(1)生長(zhǎng):、單一材料;(2)機(jī)理提高其韌性包括裂紋偏離晶須搭橋及晶須晶須在單晶體基礎(chǔ)上沿某個(gè)結(jié)晶學(xué)。111}方向);(3的拔出取向生長(zhǎng)(如<)在基體上控制生長(zhǎng),,、、。目前在晶須增強(qiáng)復(fù)合材料中碳化硅晶須出具有一定直徑高度密度和排列的晶須用于,,(簡(jiǎn)稱SICw)的應(yīng)用最廣泛是一種高技術(shù)結(jié)構(gòu)新增強(qiáng)復(fù)合材料的晶須為第一級(jí)生長(zhǎng)水平用于:一一收稿B期20001218:,

6、,;:,,,作者簡(jiǎn)介宋祖?zhèn)?1972一)男碩士研究生指導(dǎo)教師戴長(zhǎng)虹(1966~)男博士副教授第期宋祖?zhèn)サ忍蓟杈ы毜纳L(zhǎng)機(jī)理與制備方法表兩種晶型性能比較nnffkkttbbddopooaooahP直徑長(zhǎng)度L耐受溫度抗拉強(qiáng)度彈性模量硬度bao拌a拌℃PMPQ~~~o型~~p型半導(dǎo)體材料需二、三級(jí)生長(zhǎng)水平。其生長(zhǎng)機(jī)理主要晶須的質(zhì)量也較好。.一有12氣(V)固(S)機(jī)理(VS)一一一v氣液L固機(jī)理LVVSS機(jī)理是指反S應(yīng)體系通過氣固反應(yīng)成核生一一,L機(jī)理是指I通過氣液固相反V應(yīng)S成長(zhǎng)晶S須要滿足一些先決條件(如具備氧化或活化

7、,。、、。核生長(zhǎng)也是制備其它晶須的理論基礎(chǔ)催化劑的氣氛表面有小的顆粒存在位錯(cuò)等)原料,:,:(或稱雜質(zhì))在SICw的生長(zhǎng)過程中起重要作用510與C反應(yīng)生成510和CO氣體同時(shí)510自2,:它可與反應(yīng)體系中的其它組分在較低的溫度下形身發(fā)生分解生成510與0O與C反應(yīng)生成,一;成低共融球這樣就大幅度降低了晶須生長(zhǎng)激活CO隨后一部分510和C發(fā)生氣固反應(yīng)生成。,一:能原料510與C反應(yīng)生成的510氣體擴(kuò)散至富SIC顆粒另一部分與CO發(fā)生氣氣反應(yīng)生成,,,Z,:碳的催化劑融球表面發(fā)生反應(yīng)生成iS近而生SIC晶核與CO氣體CO在

8、高溫下不穩(wěn)定與周,。,成SIC當(dāng)催化劑融球中SIC達(dá)到過飽和狀態(tài)后圍的C迅速反應(yīng)生成CO在適宜的條件下SIC,,生成SIC晶核析出隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行進(jìn)入融晶核得以穩(wěn)定并在一定方向上生長(zhǎng)最終導(dǎo)致整,;球內(nèi)的is和C不斷向SIC晶核附加并在催化劑根晶須的形成同時(shí)生成SIC顆粒的反應(yīng)也持續(xù),,ABCABC。。性質(zhì)的控制下通過}I立方密堆