[发明专利]微米尺寸的互连Si-C复合材料的合成

权利要求书

1.用于合成互连的Si-C纳米复合材料的方法，其包括：

煅烧SiO_x(0＜x≤2)以形成包含硅和二氧化硅的纳米结构；

使多孔硅纳米结构经受氢氟酸蚀刻以形成多孔硅纳米结构；

通过气体的热分解在多孔硅纳米结构上沉积碳，其中所述气体包含具有碳原子的有机分子，由此形成互连的Si-C纳米复合材料。

2.权利要求1的方法，其中所述气体为选自由甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、乙烯、丙烯、丁烯和乙炔组成的组的一种或组分。

3.权利要求1的方法，还包括通过在煅烧步骤之前在具有SiO_x的混合物中包括掺杂剂前体来掺杂所述Si-C纳米复合材料。

4.权利要求3的方法，其中所述掺杂剂前体为B₂O₃或P₂O₅。

5.权利要求1的方法，还包括通过在煅烧步骤之前在具有SiO_x的混合物中包括合金前体来形成Si-C纳米复合材料的硅合金组分。

6.权利要求5的方法，其中所述合金前体为氧化锗。

7.权利要求1的方法，其中所述SiO_x(0＜x≤2)选自非晶SiO_x和晶态SiO_x。

8.权利要求1的方法，其中在卧式石英或氧化铝管中进行煅烧步骤。

9.权利要求1的方法，其中在煅烧步骤之前包括以1500sccm的流量将高纯度Ar或N₂引入SiO_x上方的气氛中持续约20分钟。

10.权利要求9的方法，还包括将流量降低至100sccm并且通过以约10℃/分钟的速率升高温度来将SiO_x加热至从900℃到1150℃的温度，然后维持最高温度持续2至24小时之间的持续时间。

11.权利要求1的方法，其中氢氟酸大约为大于0且最高至48wt％氢氟酸。

12.权利要求1的方法，其中通过将多孔硅纳米结构浸渍在氢氟酸中约3小时来进行蚀刻。

13.权利要求12的方法，还包括依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤多孔硅纳米结构几次。

14.权利要求1的方法，其中在约500℃至900℃之间进行在多孔硅纳米结构上沉积碳的步骤。

15.权利要求1的方法，其中在煅烧步骤中不包括NaOH。

16.权利要求1的方法，其中在蚀刻步骤中不包括乙酸。

17.互连的Si-C纳米复合材料，其通过权利要求1的方法制备。

18.互连的Si-C纳米复合材料，其包含：

具有通过SEM观察测量的约20μm的块状尺寸的由多个具有约10－20nm的尺寸的互连的硅纳米结构组成的硅结构，所述硅结构包括表面和多个通道；并且

碳在硅结构的表面上和在硅结构的通道中，其中碳以组合物质量的介于5％和25％之间的量存在。

19.权利要求18的互连的Si-C纳米复合材料，还包含在硅结构中掺杂的多个硼原子。

20.权利要求18的互连的Si-C纳米复合材料，还包含与硅结构合金化的多个锗原子。