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碳氮纳米材料有着许多优良的特性,如高硬度、抗腐蚀、耐磨损、耐高温、高导电、优异的场致电子发射性能等,因而受到广泛的关注。多年来研究主要集中在碳氮纳米颗粒或薄膜,而对碳氮纳米锥的研究极少,碳氮纳米锥阵列由于其特有的形貌、结构和光电性能,在场发射显示阴极材料、扫描探针、太阳能电池电极方面有着广阔的应用前景。本文的研究内容可以分为两个部分：一是采用辉光放电等离子体化学气相沉积(GPCVD)方法,在Ni催化剂层上制备碳氮纳米锥阵列；二是采用脉冲激光烧蚀沉积(PLD)的方法,在氮气背景气氛下制备碳氮纳米薄膜。一、用GPCVD方法在不同CH4/N2比率下制备了碳氮纳米锥阵列,FESEM照片显示,不同CH4/N2比率下制备的碳氮纳米锥的尺寸随着CH4/N2比率的增加逐渐增大。TEM、SAED和EDS结果表明,不同CH4/N2比率下的碳氮纳米锥锥体主要由中间黑色Ni通道和周围无定形灰色CNx区域组成,在CH4/N2=1/20时,在黑色Ni通道附近发现了p-C3N4晶体结构。当CH4/N2比率从1/20增加到1/5,纳米锥中C元素的原子占比增加,N元素的占比则下降。紫外可见吸收光谱表明,在200-900nm波长范围内,样品都有很好的吸收,当CH4/N2=1/5时吸收率在78%-86%。电学测量结果表明,当CH4/N2比率从1/80增加到1/5时,碳氮纳米锥的电阻率从1.01×103Ω.m减少到6.45x10-5Ω·m,表明样品具有良好的导电性。同时,通过与有机聚合物浸润实验表明,纳米锥对聚合物具有很好的浸润性。上述结果表明,碳氮纳米锥具有良好的导电性、宽光谱高光吸收性和对聚合物很好的浸润性,因而其在光电器件和聚合物/无机复合太阳能电池中具有很好的应用前景。二、用PLD方法在不同的氮气背景气压下制备了碳氮纳米薄膜,FESEM照片显示,随着氮气气压的增加,制备的薄膜表面颗粒的尺寸越来越大。XPS结果表明,随着氮气气压的增加,薄膜中氮的含量基本不变,但是在Cls峰中sp2/sp3键态比例有所增加,说明薄膜的石墨化程度增加。Raman结果显示,随着N2气压的增加,ID/IG的比值是逐渐减少的,也说明样品的石墨化程度越来越高,和前面的XPS分析结果一致。而通过对紫外可见透射光谱的Tauc拟合表明,随着N2气压的增加,碳氮薄膜的光学带隙逐渐增加,说明薄膜中sp2C团簇的尺寸可能是影响薄膜光学带隙的主要因素。