微波合成SiC晶體的工藝研究.pdf

1、微波作為一種新型和環(huán)境友好型的加熱方式，其節(jié)能高效、清潔環(huán)保的加熱特點(diǎn)備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。微波加熱技術(shù)制備 SiC晶體已成為研究熱點(diǎn)之一，但目前的研究仍然停留在實(shí)驗(yàn)條件的不同，對(duì)微波加熱機(jī)理、SiC晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)缺乏相關(guān)研究。本課題以 SiO2為硅源，分別采用煤炭和水熱碳球?yàn)樘荚矗芯苛宋⒉訜峁に噷?duì) SiC晶體形成的影響規(guī)律；結(jié)合不同煤炭顆粒尺寸分布，研究了微波加熱過程中的熱效應(yīng)變化機(jī)理，揭示 SiC晶體的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)過程。

2、>　　研究結(jié)果表明：以天然煤炭和水熱碳球?yàn)樘荚矗谖⒉訜釡囟确謩e為1100℃、1200℃、1300℃和1400℃、保溫10min，獲得SiC晶體。以天然煤炭(尺寸<200μm)為碳源，在不同溫度下均制備出SiC晶須，當(dāng)加熱溫度為1200℃，獲得的SiC晶須數(shù)量最多；而以水熱碳球(1~1.5μm)為碳源，僅在1100℃獲得較多的SiC晶須。不同尺寸煤炭顆粒同樣影響 SiC的晶體形貌：以大顆粒煤炭為碳源，SiC的放射性空間生長(zhǎng)晶體被獲得，

3、其生長(zhǎng)動(dòng)力為煤炭的本征耦合熱效應(yīng)。以中顆粒煤炭為碳源，加熱溫度為1100℃，保溫時(shí)間為10min，獲得的SiC晶體形貌以晶須為主，晶須生長(zhǎng)沿<111>晶向，符合V-S生長(zhǎng)機(jī)理；以小顆粒煤炭為碳源，加熱溫度1100℃~1500℃，僅僅獲得SiC顆粒，當(dāng)加熱溫度為1700℃，產(chǎn)生等離子體，顆粒尺寸細(xì)化。
　　結(jié)合輸入功率、反射功率和溫度的變化關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)：微波加熱前期，煤炭顆粒的本征耦合熱效應(yīng)提供熱量，溫度升高；隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，