单晶α-Si3N4纳米线宏量制备研究

• 作者: 雷超 魏飞
• 来源期刊: 无机材料学报
• 学科: 工学
• 关键词: 氮化硅 纳米线 直接氮化 造粒 VLS机制
• 年，卷（期）: 2019,（6）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 667-672
• 页数: 6页
• 分类号: TB32
• 字数: 4489字
• 语种: 中文
• DOI: 10.15541/jim20180381

摘要

本研究提出了一种宏量制备单晶α-Si3N4纳米线的方法.以造粒硅粉为原料,通过在N2-H2混合气氛中直接氮化,得到具有核壳结构的氮化产物(Si3N4纳米线@多孔Si3N4微米粉体),氮化产物经过破碎、研磨、分离后即可获得Si3N4纳米线.检测结果表明,制备的Si3N4纳米线直径为80～150 nm,长径比为20～50,其中纳米线含量>95wt％,α相/β相比为17.6,收率为3.1％.进一步研究表明,原料中微量Fe元素在还原气氛下具有催化作用,纳米线由典型的气–液–固(VLS)生长机制控制.实验中对原料硅粉造粒后再氮化具有三大优点:数量级地增大了Si3N4纳米线生长空间;纳米线生长分布集中,有利于后续高效分离;显著提高了氮化速率.