氮化硅纳米线是氮化硅材料的一维纳米结构形式。氮化硅(Si3N4)是一种宽禁带半导体材料,具有良好的抗氧化、耐磨损、抗热震、热冲击性能及低密度、高比强、高比模等特点。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2031年中国氮化硅纳米线行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,作为氮化硅材料的一维纳米结构形式,氮化硅纳米线既具有氮化硅材料的优异性能,又具有一维纳米材料的高弯曲模量、优异光电性能等特点,在结构增强、航空航天热防护系统、高温过滤/绝缘材料、光学纳米器件、纳米复合材料、太阳能转换装置、光电子信息等领域展现出广阔的应用前景。
传统氮化硅纳米线普遍存在拉伸脆性大、结构稳定性差、强度不足、本征电阻率高等问题,严重限制了其在柔性电子、光电子信息等新兴产业的应用。镧、钇等稀土离子掺杂是调控氮化硅纳米线性能的核心手段,氮化硅纳米线稀土掺杂方法包括低温球磨高温煅烧法、硝化反应、液氮冷冻制备纳米晶硅粉并在氨气中氮化等。
渤海大学申请的专利一种稀土离子掺杂氮化硅纳米线及其制备方法,是以硅粉和氮气为原料,采用直流电弧法制备氮化硅纳米线,氮化硅纳米线与稀土氧化物混合制备稀土掺杂氮化硅纳米线,该方法制备的稀土掺杂氮化硅纳米线均匀、纯度较高。
氮化硅纳米线制备方法包括直流电弧法、模板法、直接氮化法、碳热还原法、前驱体裂解法等。碳热还原法是高温下将含硅化合物或混合物与无机碳混合物,在N2或NH3的氛围中发生还原反应所生成氮化硅纳米线;直接氮化法是以硅粉或二氧化硅为原料,使其与氮气或氨气在非氧化气氛中反应,通过N元素向硅源粒子内部的扩散合成氮化硅纳米线。
氮化硅纳米线制备方法虽多,但普遍存在成本较高、产物尺寸难控制等问题,目前产业规模仍较小,我国相关生产商包括西安齐岳生物科技有限公司、浙江亚美纳米科技有限公司、西安博欣新材料科技有限公司等。
新思界
行业分析人士表示,近年来,我国光电子信息技术产业发展迅速,半导体材料作为存储和通信的关键材料,性能要求不断提升,氮化硅纳米线作为继硅和砷化镓之后的第三代半导体材料,市场潜力逐渐释放。未来随着可控掺杂技术突破、规模化生产工艺优化,氮化硅纳米线产业规模将进一步扩大。
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