真空退火处理对纳米氮化硅电子自旋共振谱的影响

用微米级SiO2、Si和碳黑混合粉末为原料, 以氮气为反应气,采用碳热还原法合成了氮化硅纳米粉体.测量了300～1273K退火温度下纳米氮化硅的电子自旋共振(ESR)谱,研究了测量温度、纳米氮化硅退火温度对ESR谱线型、g因子、线宽的影响.结果证实退火影响纳米氮化硅的磁性.     

α和β-Si3N4的电子、光学及热力学性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了α-Si₃N₄和β-Si₃N₄的晶体结构、电子结构、光学性质和声子谱,并对结果进行了理论分析.计算结果表明两种相都含有较强的共价键,均为绝缘体,且α-Si₃N₄的禁带宽度略大于β-Si₃N₄.计算获得的光学吸收系数表明α-Si₃N₄和β-Si₃N₄主要吸收紫外光,并二者的能量损失峰在24.4 eV附近.α-Si₃N₄和β-Si₃N₄的声子谱中均无虚频,表明二者的结构是稳定的.在0～1000 K范围内,α-Si₃N₄的热容约为β-Si₃N₄的两倍.本文的计算结果可以为Si₃N₄     

基于脉冲加热-红外吸收/热导法测定烧结氮化硅陶瓷材料中晶格氧含量

基于脉冲加热-红外吸收/热导法,比较分析了恒定式、斜线式及阶梯式3种功率控制升温模式在烧结氮化硅陶瓷材料氧氮含量测定中的特点。优化后选择阶梯式功率控制升温模式并设置合理的分析参数,获得了分离良好的氧氮分量峰。结合在脉冲加热熔融样品过程中特定点位取样的X射线衍射物相分析,确定了烧结氮化硅材料的晶格氧分量峰位置及含量。测试得出Yb₂O₃做助剂的烧结氮化硅陶瓷晶格氧含量为0.094%,相对标准偏差为1.6%,与此材料的热导率水平(88.61 W/m·K)相符合。本方法适用于多种非氧化物陶瓷材料中晶格氧含量的测定。     

退火及溅射气氛对氮化硅薄膜光致发光的影响

利用射频磁控反应溅射方法制备富硅的氮化硅薄膜。衬底材料为抛光的硅片,靶材为硅靶,在Ar-N₂气环境下,通过改变两种气体的组分比来改变样品成分,并在高纯N₂气氛下对其进行高温退火处理。用X射线光电子能谱(XPS)和X射线衍射(XRD)对样品进行了表征,并测试了样品的光致发光谱 (PL)。实验结果表明：X射线光电子能谱中出现了Si—N键合结构,同时还有少量的Si—O键生成,通过计算得出Si/N比值约为1.51,制备出了富硅的氮化硅薄膜;薄膜未经退火前,在可见光区域没有观察到明显的光致发光峰,经过高温退火后,XRD中新出现的衍射峰证实了纳米硅团簇的生成,PL图谱中在可见光区域出现了光致发光峰的蓝移现象,结合XRD结果,用纳米晶的量子限域效应对上述现象进行了合理解释。     

Ln-Si-Al-O-N系统的相关系和材料组分设计

对Ｌｎ_２Ｏ_３－Ｓｉ_３Ｎ_４－Ａ_１Ｎ－Ａｌ_２Ｏ_３（Ｌｎ＝Ｎｄ,Ｓｍ和Ｇｄ）系统的亚固相关系进行了总结, 且阐明利用相关系知识可进行复相 ｓｉａｌｏｎ陶瓷的组分设计,这些复相陶瓷的性能具有可 调控性．列举了若干例子以证实这是一条行之有效的设计材料的途径．     

微波等离子化学气相沉积金刚石膜涂层氮化硅刀具

金刚石的成核和生长影响金刚石膜的质量.本文用自制的一种新型的不锈钢谐振腔型微波等离子CVD设备,等离子直径为76mm,均匀的温度分布使得金刚石膜均匀生长,在不同工艺条件下研究Si3N4陶瓷刀具上金刚石涂层的成核质量,用SEM,Raman检测和分析研究了在Si3N4刀具上高速高质量生长金刚石膜涂层的制备工艺,并检测了涂层刀具的切削性能,切削试验表明,在切削18wt;Si-Al合金时,金刚石涂层刀具比未涂层刀具的使用寿命增多10倍以上.     

稀土对Si3N4陶瓷力学性能和显微组织的影响

研究了Y2 O3,La2 O3,Nd2 O3等稀土氧化物对Si3N4 陶瓷力学性能和显微组织的影响。添加稀土氧化物的Si3N4 陶瓷可以获得较好的力学性能。添加复合稀土氧化物 (Y2 O3 La2 O3)后 ,断裂韧性达 7 8MPa·m1 2 ,抗弯强度达 962MPa,其性能提高的主要原因是稀土氧化物改善了材料的显微组织 ,提高了 β Si3N4 晶粒的长径比。     

Si_3N_4/Si表面Si生长过程的扫描隧道显微镜研究

利用原位扫描隧道显微镜和低能电子衍射分析了Si的纳米颗粒在Si3N4 /Si(111)和Si3N4 /Si(10 0 )表面生长过程的结构演变 .在生长早期T为 35 0— 10 75K范围内 ,Si在两种衬底表面上都形成高密度的三维纳米团簇 ,这些团簇的大小均在几个纳米范围内 ,并且在高温退火时保持相当稳定的形状而不相互融合 .当生长继续时 ,Si的晶体小面开始显现 .在晶态的Si3N4 (0 0 0 1) /Si(111)表面 ,Si的 (111)小面生长比其他方向优先 ,生长方向与衬底Si(111)方向一致 .最后在大范围内形成以 (111)为主的晶面 .相反 ,在非晶的Si3N4 表面 ,即Si3N4 /Si(10 0 ) ,Si晶体的生长呈现完全随机的方向性 ,低指数面如 (111)和 (10 0 )面共存 ,但它们并不占据主导地位 ,大部分暴露的小面是高指数面如 (113)面 .对表面生长过程进行了探讨并给出了合理的物理解释     

氮化硅粉末的傅里叶变换红外光谱研究

利用透射法和漫反射法,研究了纯氮化硅粉末和KTBr烯释后样品的红外光谱特征,比较了不同方法获得得的红外光谱的异同,实验发现,纯氮化硅粉末的曼反射光谱在约1200cm^-1处出现一尖锐的强峰,而KBr稀释样品的透光谱和温反射光谱不出现此峰,研究认为,该峰对应氮化硅颗粒表面Si-O键的振动。