編號(hào)：NMJS03568
篇名：水熱法制備硅納米線及其物理性能研究
作者：楊麗嬌； 王金良； 楊成濤； 梅麗潤(rùn)；
關(guān)鍵詞：硅納米線； 水熱法； 拉曼光譜；
機(jī)構(gòu)： 北京航空航天大學(xué)物理學(xué)院；
摘要： 采用水熱法在高壓反應(yīng)釜內(nèi)的高溫、高壓超臨界水熱環(huán)境下,以去離子水為反應(yīng)介質(zhì),使活性高且難溶于水的一氧化硅粉末(SiO)通過(guò)硅原子的重結(jié)晶成核生長(zhǎng)出本征硅納米線。通過(guò)溫度控制儀控制高壓反應(yīng)釜內(nèi)溫度和壓力的變化,探索制備硅納米線的最佳水熱條件。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)探索,得知水熱法制備硅納米線的最佳條件是溫度大于等于450℃、壓力在9～10 MPa。然后通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、能量色散X射線光譜儀(EDX)、高分辨透射電鏡(HRTEM)觀察SiNWs的形貌和結(jié)構(gòu),分析其組成成分。通過(guò)SEM可觀察到硅納米線表面光滑、最小直徑達(dá)50 nm及長(zhǎng)度為3～5μm,由EDX圖像可知SiNWs中只有硅和氧兩種元素,而且Si∶O原子數(shù)比為3.5∶1.0。在HRTEM下可知硅納米線是由芯部的晶體硅結(jié)構(gòu)和外部無(wú)定形的二氧化硅包覆層組成,且包覆層小于5 nm。研究了本征SiNWs的拉曼光譜,發(fā)現(xiàn)拉曼主峰藍(lán)移且在低頻發(fā)生不對(duì)稱寬化,分析認(rèn)為是硅納米線中存在的壓應(yīng)力和缺陷導(dǎo)致的。同時(shí),在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上解釋水熱法制備SiNWs的機(jī)制,SiO在水熱環(huán)境下歧化反應(yīng)生成硅和二氧化硅,然后Si和SiO2開(kāi)始堆疊生成SixO,即大量的納米團(tuán)簇,在一定溫度下硅原子重結(jié)晶,同時(shí)在SixO的引導(dǎo)下沿一維方向生長(zhǎng)。
