硅化铪在材料制备中的应用

背景及概述^[1][2]

硅化铪是一种过渡金属硅化物，是一类难熔的金属间化合物，因其独特的物理和化学性质而被成功应用于互补金属氧化物半导体元件、薄膜涂层、块体结构组件、电热元件、热电材料和光伏材料等领域。其纳米材料更是表现出特别的电学、光学、磁学和热电等性能，甚至在催化领域也具有潜在的应用价值。然而，冶金方法或物理方法等传统的制备方法无法满足过渡金属硅化物纳米材料的制备。因此，寻找简单可控而普遍适用的制备方法对于过渡金属硅化物纳米材料的广泛应用具有十分重要的意义。

应用^[1-4]

1. 制备碳化硅–硅化铪–硅化钽(SiC–HfSi2–TaSi2)抗烧蚀复合涂层。碳纤维增强碳(C/C)复合材料是以碳纤维为增强体，热解碳为基体的一种新型耐高温复合材料。由于它具有优异的高温强度、抗烧蚀性能及良好的摩擦磨损性能，70 年代初，美国开展了热结构用C/C 复合材料的研究工作，使C/C 复合材料由烧灼防热材料向热结构材料发展。C/C 复合材料作为热结构材料可用于燃气涡轮发动机结构部件、航天飞机的鼻锥帽、机翼前缘等，这些部件大都在高温和氧化的环境下工作。

然而，C/C 复合材料容易氧化，通常不能在高于400 ℃的氧化气氛中正常服役。这就要求对C/C 复合材料进行合适的抗氧化保护，制备抗氧化涂层是主要的防护措施之一。研究表明，当难熔金属Zr，Hf，Ta，TiB2 等加入到碳基体时，C/C 复合材料抗烧蚀性能可得到进一步的改善。为了解金属Hf，Ta 对C/C 复合材料烧蚀性能的影响，有实验采用包埋法制备了SiC–HfSi₂–TaSi₂ 抗烧蚀涂层，用氧乙炔烧蚀装置测定了该抗烧蚀涂层的烧蚀性能。结

2. 制备一种有机电致发光器件。包括依次层叠的阳极、发光层、阴极及封装盖，封装盖将发光层及阴极封装于阳极上，所述封装盖包括碳氮化硅层及形成于所述碳氮化硅层表面的阻挡层；所述阻挡层的材料包括硅化物及金属氧化物，所述硅化物选自硅化铬、二硅化钽、硅化铪、二硅化钛、二硅化钼及二硅化钨中的至少一种，所述金属氧化物选自氧化镁，三氧化二铝、二氧化钛、氧化锆、二氧化铪及五氧化二钽中的至少一种。上述有机电致发光器件的寿命较长。本发明还提供一种有机电致发光器件的制备方法。

3. 制备一种硅锗合金基热电元件。所述硅锗合金基热电元件由电极层、硅锗合金基热电层以及位于电极层和硅锗合金基热电层之间的阻挡层组成，所述阻挡层为硅化物与氮化硅的混合物，所述硅化物为硅化钼、硅化钨、硅化钴、硅化镍、硅化铌、硅化锆、硅化钽、硅化铪中的至少一种。提供的硅锗合金基热电元件中各界面结合良好，界面处未见裂纹与明显的扩散现象存在，接触电阻小，热接触状态好，且能够经受长时间的高温加速试验。另外提供的制备方法具有工艺简单、可靠性高、成本低、无需特殊设备、适合规模化生产等特点。

4.  制备一种耐高温抗氧化金属陶瓷复合涂层。该复合薄膜特征在于该涂层由难熔金属、难熔碳化物和金属间化合物组成，涂层厚度为10μm~50μm。所述的难熔金属为钼、钽、锆和铪中的一种或多种；所述的难熔碳化物组成为碳化硅，以及碳化钽、碳化锆和碳化铪中的一种或多种；所述的金属间化合物组成为硅化钼、硅化钽、硅化锆、硅化铪、碳硅化钽、碳硅化锆和碳硅化铪中的一种或多种；所述的涂层的晶体结构由非晶态和/或多晶态纳米颗粒组成。

主要参考资料

[1] 李淑萍, 李克智, 郭领军. 碳/碳复合材料 SiC–HfSi2–TaSi2 抗烧蚀复合涂层[D]. , 2009.

[2] CN201310386247.7有机电致发光器件及其制备方法

[3] CN201610209315.6一种硅锗合金基热电元件及其制备方法

[4] CN201210246195.9一种耐高温抗氧化金属陶瓷复合涂层及其制备方法