碳化硅(SiC)是具有高的禁带宽度的第三代半导体材料,具有许多优良的性质:如抗电压击穿能力强、高电子饱和速度和电子迁移率、高热导率、低介电常数、抗辐射能力强,以及机械性能良好等,是适合制作大功率、高频率、高温、高压以及耐辐照器件的理想材料。通过对一维SiC纳米材料的调控合成,可以实现SiC纳米单元的构筑从而形成不同维度、结构和形貌的SiC纳米材料。这为探索和研究结构形貌和维度的改变对材料性能的影响,以及在原子或分子水平上制造设计微纳型器件提供了思路和指导。同时也是SiC纳米材料得到广泛应用的基础和前提。基于上述原因本论文分别以SiC纳米线为纳米单位调控生长出SiC准纳米线阵列、SiC纳米线网络结构,和以CNT模板法生长出SiC@CNT同轴电缆异质结构,并对其生长机理及相关性能研究等问题主要开展了以下几个方面的研究:1.采用溶胶凝胶法制备的二氧化硅干凝胶,纳米炭粉为原料,单晶Si(100)片为衬底,分别以AgNO3和Ni(NO3)2为催化剂,利用碳热反应辅助的常压CVD法在1400℃下反应6 h制备了不同形貌的SiC一维周期性纳米材料,并对其结构形貌表征和生长机理进行了研究。此外还在1470℃高温下反应3 h,在Ni催化的Si片上沉积生长了高密度相互平行或垂直且与衬底成一定的角度的SiC针状纳米线,交替排列成高度有序的准纳米线阵列。SiC纳米线生长起点是Si衬底,直径大约在50~200nm之间。并通过实验条件如衬底的选择、反应温度和催化剂浓度等进行了探索和优化分析,实现了sic纳米阵列的调控制备。在si片上沉积生长的sic准纳米线阵列的生长机理为:通过固-液-固(sls)生长模式以固体si片为硅源生成sic纳米晶,然后继续在ni的催化下sic纳米线在sic纳米晶上以气-液-固(vls)生长模式外延生长。此外还研究了sic准纳米线阵列的光致发光性质和场发射性质。pl光谱的两个发光峰是位于316nm紫外发光峰和430nm蓝光发光峰。场致电子发射实验表明si衬底上所生长的sic准纳米线阵列具有较低的开启电压,其场发射开启电压是2.2v/μm。2.同样采用溶胶凝胶法制备的二氧化硅干凝胶,纳米炭粉为原料,把si片在高压釜中利用hf和agno3溶液腐蚀,用hno3去除ag膜后作为衬底,以ni(no3)2为催化剂,利用碳热反应辅助的常压cvd法在1400℃下反应2h制备了sic纳米线网络结构。这种独特的多层sic纳米线网络结构是以sic纳米线和sio2非晶层沉积形成的纳米结点构建而成。以vls生长模式sic纳米线通过分支生长和相遇连接而成的sic纳米结点,以及在降温过程中形成非晶态的sio2层沉积在相邻纳米线交叉处并且逐渐长大也形成了纳米结点。在pl光谱图中观察到两个主要的发光峰:369nm处的紫外发射和400~600nm的宽发射带。为了探讨这种sic纳米线网络结构的光催化性能,将其作为光催化剂进行亚甲基蓝的光降解测试,最后测得样品在氙灯光照(模拟太阳光)下的6h后光降解率可达90.164%。3.采用溶胶凝胶法制备的二氧化硅干凝胶,碳纳米管(cnt)为原料,经过熔融的koh腐蚀过的si片为衬底,以co(no3)2为催化剂,利用碳热反应辅助的常压cvd法在1425℃下反应6h,以cnt作为模板制备了一种新型SiC@CNT同轴纳米电缆结构。该SiC纳米电缆结构是以直径为40~100 nm CNT为核芯,SiC层为壳层的同轴核壳结构。相比于初始的碳纳米管的形貌,无论是直径还是准直性,SiC@CNT同轴纳米电缆都发生了很大的改变。其形貌受衬底处理方式、催化剂种类和浓度、反应温度、反应时间和载气流量等实验条件的影响较大。其生长机制为VLS生长模式和CNT空间限制效应的共同作用。还测试了SiC@CNT同轴纳米电缆结构光致发光性能,两个宽发光峰是位于461 nm蓝光发光峰和573 nm绿光发光峰。通过测量水接触角发现该异质结构具有疏水性。其光催化性能也十分优良,光照6 h后对MB的降解效率高达98.240%。场致电子发射实验表明SiC@CNT同轴纳米电缆结构的开启电压仅有1.1 v/μm,阈值电场为2.3v/μm。经过对比实验的结果表明,SiC@CNT同轴纳米电缆结构的场发射性能最佳。