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六方碳化硅作为间接带隙半导体,只发出很弱的蓝色光。由于表面、界面效应和量子的尺寸效应对纳米粒子的光学性质有显著的影响,所以人们才进入低维度研究纳米SiC的发光性质。高压技术作为一种极端的手段,它可以改变物质的物理性质,这为研究高压处理改变纳米SiC的特性提供了科学的依据。本文研究的是在国产六面顶压机上,对平均粒径为40nm,纯度为99.36%的碳化硅进行了高温高压处理,用扫描电子显微镜、透射电镜、紫外-可见分光光度计等测试手段,对高压处理前后的纳米碳化硅微观结构和光谱变化进行了测试和分析,为研究光催化性提供了一定的理论依据。
首先考查样品经冷高压处理后,用透射电镜进行分析,结果表明:冷高压处理后的低倍微观结构晶粒粒径的范围在20nm~65nm之间,这是部分晶粒长大和碎化的结果,样品粒径大小没有明显的变化。这说明仅仅在冷高压下,纯SiC是很难烧结致密化,要得到高致密的碳化硅陶瓷,需要更大的压力。从高倍显微结构可以直观的看出,室温下,高压处理的晶粒的晶包被压缩,晶格形变不太明显。而加压加温的时候,存在明显的晶格形变,粒子的晶面间距,明显比不加温的变化得速度快,这说明温度是影响SiC致密度的重要原因,有利于形成高度致密性的陶瓷材料。
随后,采用紫外-可见吸收光谱仪和傅立叶变换红外光谱仪对高压处理前后的纳米SiC进行了吸收光谱的研究。在紫外可见光谱中可以观察到,在紫外区域中,吸收峰从高压前的265nm蓝移到248nm,对应的带隙能为4.68 eV和5 eV,蓝移了17nm,对应的带隙能变宽。而在可见区域内,没有发现明显的吸收峰值,但是高压后,吸收强度明显下降,说明高压作用使得粒径减小,量子尺寸效应加强。