单晶硅上3C-SiC纳米线功能复合网络薄膜及其制备方法和应用

单晶硅上3c-sic纳米线功能复合网络薄膜及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及半导体纳米线材料制备技术领域，尤其涉及一种单晶硅上3c-sic纳米线功能复合网络薄膜及其制备方法和应用。


背景技术：

2.作为第三代宽带隙半导体，碳化硅(sic)是高性能半导体器件最重要的候选材料之一，而当sic材料的尺寸进入到纳米尺度后，其将表现出很多不同于体材料的优异性能。除了继承了传统体材料的优点如热传导率高、热稳定性强、耐化学腐蚀、热膨胀系数低、热传导率高、化学稳定性能好、高的临界击穿电场和较高的电子饱和迁移率等特点外，还具有量子限域效应，小尺寸效应和表面效应等许多优良的性能，以sic低维纳米结构构筑的微纳米器件有望实现基于单颗粒，单根尺寸的电子器件的制备，显然这些微纳器件具有低功耗、更快的电子传输性能、高响应度、高开关比等性能。
3.近年来，“自下而上”由低维纳米结构自组装构成的纳米结构薄膜引起了科研工作者的广泛关注，这种纳米结构薄膜具有高多孔性、较好的柔韧性、高比表面积以及相互连接的孔道结构等特点。将一维纳米材料，如纳米线，纳米管等组装成宏观可见的薄膜材料近来备受关注。显著不同于传统薄膜材料(外延单晶薄膜或者纳米颗粒组成的薄膜)，这些膜材料既可以保留有一维纳米材料的特性，又能够作为一个宏观二维材料，具有二维易加工和与半导体平面加工工艺相兼容等特点。需要指出的是，这种薄膜具有独特的光、电、及优异的机械性，特别是具有优异机械力学性能和无需支撑基底的可弯曲性、自撑结构薄膜。合成的纳米网络薄膜在其中堆叠的纳米线之间形成键合的纳米线界面，相邻的纳米线之间可以形成具有渗透/透气功能的纳米孔，因此实现优异的机械力学柔韧度、延展性、加工性、透气性。另外，鉴于碳化硅优异的生物相融性，这种纳米线网络薄膜与生物体能够完美结合，可作为植入生物体中的电子器件，能够实现以高保真的方式监控/放大生理学信号。据此，碳化硅纳米线网络薄膜的制备成为近年来国内外诸多学者的研究方向，具有很高的潜在的应用价值。
4.然而，高质量sic纳米线的生长温度一般是在1400℃以上，在这个温度下很难直接在单晶衬底(如硅，砷化镓等)和其他不耐高温的柔性衬底上制备纳米线，为了解决该问题，现有技术主要通过在坩埚、陶瓷基板、石墨纸等高熔点衬底上制备sic纳米线。发明人发现，上述坩埚、陶瓷基板、石墨纸等高熔点衬底难以与半导体硅平面制备工艺相兼容，无法将这些纳米线薄膜加工成光电器件；更为不利的是，生长在上述衬底上的纳米线薄膜也是由随机生长的纳米线组装而成，多为独立生长的纳米线单体，在衬底上生长也很随机，纳米线相互之间也不交联，很难形成电接触，导致很难将其应用到半导体集成电子器件当中。另外，制备上述纳米线薄膜还存在成本高，实验过程繁琐，周期长，能耗大，单炉制备的sic纳米材料产量较小，炉与炉生长质量不一样，很难将其大规模应用于未来微纳光电器件。
5.为此，本发明提供一种单晶硅上3c-sic纳米线功能复合网络薄膜及其制备方法和
应用。


技术实现要素：

6.为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种单晶硅上3c-sic纳米线功能复合网络薄膜及其制备方法和应用。
7.本发明的一种单晶硅上3c-sic纳米线功能复合网络薄膜及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：
8.本发明的第一个目的是提供一种单晶硅上3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的制备方法，包括以下步骤：
9.步骤1，以单晶硅片为阴极，以碳化硅纳米线悬浮液作为电泳沉积液，将单晶硅片浸于碳化硅纳米线悬浮液中，于50～100v的电压下，采用直流电进行电泳沉积处理，以在单晶硅片上形成具有均匀且致密的异质结结构的碳化硅纳米线层；
10.其中，所述异质结结构为p-i结、p-n结和p-i-n结中的任意一种；
11.步骤2，采用氩等离子体对碳化硅纳米线层进行焊接处理，以将相邻的纳米线之间焊接形成碳化硅纳米线网络薄膜，即获得所述3c-sic纳米线功能复合网络薄膜。
12.进一步地，所述p-i结由p型单晶硅片与所述碳化硅纳米线形成；
13.所述p-n结由n型单晶硅片与p型碳化硅纳米线形成，或由p型单晶硅片与n型碳化硅纳米线形成；
14.所述p-i-n结由p型单晶硅片与所述碳化硅纳米线和n型碳化硅纳米线形成。
15.进一步地，n型单晶硅片由单晶硅片与掺杂源a制备而得，所述掺杂源a为p、as、sb中的任意一种；
16.p型单晶硅片由单晶硅片与掺杂源b制备而得，所述掺杂源b为b、al、ga中的任意一种。
17.进一步地，n型碳化硅纳米线悬浮液由单晶碳化硅纳米线与掺杂源c制备而得，所述掺杂源c为三聚氢胺，碳酸氢氨，硝酸氨，尿素，草酸，红磷和黑磷中的任意一种或多种；
18.p型碳化硅纳米线与掺杂源d制备而得，所述掺杂源d为硼、硼烷氨、铝、硝酸铝、氯化铝和氯化硼中的任意一种或多种。
19.进一步地，所述n型碳化硅纳米线或p型碳化硅纳米线通过以下步骤获得：
20.将单晶碳化硅纳米线与所述掺杂源c或所述掺杂源d混匀后，于1000～1400℃的温度下保温处理后，退火处理，获得掺杂后的n型碳化硅纳米线或p型碳化硅纳米线。
21.进一步地，所述电泳沉积处理时，以铂片为阳极，且电极间距为0.5～2cm。
22.进一步地，所述焊接处理的工艺如下：
23.于500～1000℃的温度下，采用氩等离子体对碳化硅纳米线层表面处理5～60min，随后施加以5～10mpa的力，升温至1000～1500℃后焊接30～60min。
24.进一步地，所述碳化硅纳米线悬浮液中碳化硅纳米线的含量为0.05～0.1g/100ml。
25.进一步地，还对步骤2获得的所述碳化硅纳米线网络薄膜经过高温键合处理。
26.进一步地，所述碳化硅纳米线悬浮液通过以下步骤获得：
27.将未经掺杂的碳化硅纳米线或n型碳化硅纳米线或p型碳化硅纳米线加入至有机
溶剂a中，随后加入分散剂和导电溶质，经紫外超声处理i形成稳定的碳化硅纳米线悬浮液。
28.进一步地，在制备碳化硅纳米线悬浮液时，所述单晶碳化硅纳米线与掺杂源的质量比为8～12:1。
29.进一步地，在制备碳化硅纳米线悬浮液时，所述保温处理是将单晶碳化硅纳米线与掺杂源的混合物密封于铂管后，再将铂管以3～10℃/min的升温速率升温至1000～1400℃，并保温60～600min。
30.进一步地，在制备碳化硅纳米线悬浮液时，所述退火处理的温度为500～1000℃，退火时间为60～120min。
31.进一步地，在制备碳化硅纳米线悬浮液时，所述有机溶剂a为异丙醇和乙二醇中一种或两种；
32.所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、三聚磷酸钠、十二烷基硫酸钠和聚丙烯酰胺中的任意一种；
33.所述导电溶质为硝酸铝、氯化钠、氯化铵和硝酸钾中的任意一种。
34.进一步地，在制备碳化硅纳米线悬浮液时，所述有机溶剂a与所述碳化硅纳米线的用量比为0.05～0.1g:100ml；
35.所述分散剂与所述碳化硅纳米线的质量比为1:0.65～1.3；
36.所述导电溶质与所述碳化硅纳米线的质量比为1:20～10。
37.进一步地，所述单晶碳化硅纳米线通过以下步骤获得：
38.将碳化硅气凝胶清洗处理后浸入酸液，并进行紫外超声处理ii，随后静置至溶液分层，倒出上清液，向剩下的溶液中加入水溶剂，再次进行紫外超声处理0.5～3h，再次静置后倒出上清液，重复上述步骤至少3次，将除去上清液的溶液部分固液分离，获得的固相组分干燥处理后，即为所述单晶碳化硅纳米线。
39.进一步地，所述酸液为98％氢氟酸溶液或85％热浓磷酸，去除碳化硅气凝胶表面的二氧化硅层，且所述碳化硅气凝胶与所述酸液的用量比为1g：20～100ml。
40.进一步地，所述水溶液的加入量等于所倒出的上清液体积量。
41.进一步地，各个所述紫外超声处理的工艺均为：超声功率为150w，超声时间为0.5～3h，超声温度为30～50℃；所述紫外光的波长为365nm，功率为5～10w；
42.进一步地，在制备单晶碳化硅纳米线时，所述干燥处理前还对所述固相组分进行了洗涤处理，所述洗涤处理是通过水溶剂洗涤固相组分至洗涤液呈中性(ph为7)为止。
43.进一步地，所述单晶碳化硅纳米线的晶相为3c相，密度为3.21g/cc，尺寸分布均匀的直径为50～300nm，长度为10～100μm。
44.进一步地，所述碳化硅气凝胶采用碳热还原法制备而得。
45.进一步地，所述单晶硅片在进行电泳沉积前，还经过以下预处理：
46.将单晶硅片分别在丙酮，无水乙醇，去离子水中进行超声清洗15～20min，取出放置60～80℃的烘箱中干燥10～20min。
47.本发明的第二个目的是提供一种上述制备方法制备的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜。
48.本发明的第三个目的是提供一种上述3c-sic纳米线功能复合网络薄膜在制备sic纳米光电器件中的应用。
49.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
50.本发明采用溶液法在单晶硅上制备碳化硅纳米线异质结结构网络薄膜，且制备的薄膜可以从原衬底单独转移到新衬底上，具有自支撑性，不仅解决了碳热还原法和常规化学气相法无法直接在硅上面生长高质量碳化硅纳米线薄膜的技术问题，且不存在晶格失配的外延薄膜所遇的瓶颈问题，还可以通过选择不同导电类型的单晶硅衬底和碳化硅纳米线，形成高质量异质结，从而有望实现常规方法无法制备的具有新颖性能和有助于在柔性领域应用的电子器件的研发。
51.本发明制备的薄膜不仅集成了一维纳米线的所有优点(电子沿着纳米线的轴向传输，具有传输快的优点)和二维薄膜的优点(便于大规模器件集成)，而且还具有大尺寸、大比表面积、均匀致密，纳米线之间是经焊接形成，没有纳米线间的接触电阻，电子可以沿着网络从一根纳米线输运到另一根纳米线，另外，这种薄膜是无需支撑基底、可弯曲性、自撑结构，相邻的纳米线之间可以形成具有渗透/透气功能的纳米孔，具有优异的机械力学柔韧度、延展性、加工性、透气性，能够用于制备高质量、电接触好、能应用到电子器件的碳化硅纳米线网络薄膜。
52.本发明提供了一个有效的自下而上的组装纳米结构的方式，制备方法简单，成本低，制备的薄膜面积大，高效率且安全易操作，且对低维纳米结构具有一定的普适性，可以借鉴到其他半导体纳米薄膜的制备。
53.本发明制备的碳化硅纳米线在力学性能、电学性能等方面都要优于宏观尺寸的体材料，由纳米线组成的具有宏观尺寸的三维网络编织结构比由微米以上尺寸组成的结构具有更加优异的性能。同时制备由纳米线组装的宏观尺寸三维编织结构也可以在宏观尺寸上探索碳化硅纳米线的性能，进一步发掘碳化硅纳米线的应用潜力。
附图说明
54.图1为本发明实施例1制备的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的实物图；
55.图2为本发明制备的碳化硅纳米线气凝胶的xrd图；
56.图3为本发明实施例1的碳化硅纳米线层的sem图；
57.图4为本发明实施例1中焊接处理后的碳化硅纳米线网络薄膜的sem图；
58.图5为本发明电泳沉积的机理图。
具体实施方式
59.正如背景技术部分所述，现有技术中在制备高质量、大尺寸碳化硅纳米线网络薄膜方面仍面临诸多问题，因此，急需发展一种普适、大尺寸、高效率、低成本，尤其是急需一种可以应用于sic纳米光电器件的碳化硅纳米线网络薄膜的制备方法，为此，本发明提供一种单晶硅上3c-sic纳米线功能复合网络薄膜及其制备方法和应用。且下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
60.实施例1
61.本实施例提供一种3c-sic纳米线功能复合网络薄膜，通过在p型单晶硅上沉积i型碳化硅纳米线制备获得，为具有p-i结的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜。
62.本实施例3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的制备方法如下：
63.步骤1，采用电泳沉积法，在单晶硅片上形成具有均匀且致密的p-i异质结结构的碳化硅纳米线层：
64.1.1制备碳化硅纳米线
65.本发明不限制碳化硅纳米线的具体制备方法，只要能够获得干净的碳化硅纳米线即可。可选的，本实施例中，采用晶相为3c相，密度为3.21g/cc，尺寸分布均匀的直径为50～300nm，长度为10～100μm的单晶碳化硅纳米线，且本实施例采用的单晶碳化硅纳米线通过以下步骤获得：
66.将碳化硅气凝胶清洗处理后浸入酸液，并进行紫外超声处理，随后静置至溶液分层，倒出上清液，向剩下的溶液中加入水溶剂，再次进行紫外超声处理，再次静置后倒出上清液，重复上述步骤5次，将除去上清液的溶液部分固液分离，获得的固相组分干燥处理后，即为所述单晶碳化硅纳米线；
67.需要说明的是，本发明不限制酸液的具体成分和用量，只要能够去除碳化硅气凝胶表面的二氧化硅层即可。本实施例中，以98％氢氟酸溶液作为酸液，并且各称量300ml的98％氢氟酸溶液，备用。
68.本发明不限制在制备单晶碳化硅纳米线过程中采用的紫外超声处理的具体工艺，只要能够使碳化硅气凝胶分散，制备出浓度均匀的碳化硅气凝胶悬浮液即可。本实施例中，可选的，采用以下工艺实现：将5g碳化硅气凝胶浸于上述称好的量300ml的98％氢氟酸溶液中，于波长为365nm且光功率为7w的紫外灯照射下，于40℃的温度下，以150w的超声功率超声处理1.5h，随后静置200min，倒出上清液270ml，剩下的溶液为溶液a；再向溶液a加入270ml的去离子水，再经紫外光超声分散处理和分离。重复上述步骤6次后，再将溶液a放入离心管经离心得到sic纳米线，随后将其分散到去离子水中，再经离心处理，重复上述操作直至溶液ph为7，得到不含杂质、单分散、晶相为3c相，密度为3.21g/cc，尺寸分布均匀的直径为50～300nm，长度为10～100μm的单晶碳化硅纳米线，干燥(如60℃的真空干燥箱中干燥处理4h)，备用。
69.本发明不限制碳化硅气凝胶清洗处理的具体操作，只要能够将碳化硅气凝胶中的sio2层去除即可。本实施例中，可选的，采用以下工艺实现：将碳化硅气凝胶分别浸于丙酮、无水乙醇，去离子水中超声(功率为150w)清洗10～20min。
70.本发明不限制碳化硅气凝胶的具体制备方法，只要能够获得干净的碳化硅气凝胶即可。本实施例中，可选的，采用碳热还原法制备的碳化硅气凝胶。
71.1.2制备电泳沉积液，即碳化硅纳米线悬浮液
72.将上述单晶碳化硅纳米线加入至有机溶剂a中，随后加入分散剂和导电溶质，经紫外超声处理i形成稳定的碳化硅纳米线悬浮液。
73.本发明不限制有机溶剂a的具体成分，只要能够使碳化硅纳米线气凝胶在溶剂中分散，形成均匀的悬浮液即可。可选的，本实施例中，以异丙醇为有机溶剂a，并且称取100ml异丙醇，备用；
74.本发明不限制分散剂的具体成分，只要能够促进碳化硅纳米线气凝胶在有机溶剂中均匀分散即可。可选的，本实施例中，以十二烷基苯磺酸钠为分散剂，并称取0.075g十二烷基苯磺酸钠，备用。
75.本发明不限制导电溶质的具体成分，只要能够实现碳化硅纳米线在静电场中的定
向移动即可。可选的，本实施例中，以硝酸铝为导电溶质，并称取0.0025g硝酸铝，备用。
76.本发明不限制紫外超声处理i的具体操作参数，只要能够实现碳化硅纳米线在溶剂中快速分散即可。可选的，本实施例中，将0.075g十二烷基苯磺酸钠和0.0025g硝酸铝加入至100ml异丙醇后，于波长为365nm且光功率为5～10w的紫外灯照射下，在150w的超声功率下超声30～50min，使纳米线在静电场的定向移动并形成稳定的悬浮液，即获得p型碳化硅纳米线悬浮液。
77.1.3电泳沉积处理
78.以单晶硅片为阴极，以碳化硅纳米线的悬浮液作为电泳沉积液，将单晶硅片浸于碳化硅纳米线的悬浮液中，于50～100v的恒电压下，采用直流电进行电泳沉积处理，以在单晶硅片上形成具有均匀且致密的异质结结构的碳化硅纳米线层；
79.需要说明的是，本发明不限制单晶硅片和碳化硅纳米线悬浮液中碳化硅纳米线的类型，只要能够在单晶硅片上形成具有均匀且致密的异质结结构的碳化硅纳米线层即可。当需要获得具有p-i结结构的碳化硅纳米线层时，选择p型单晶硅片作为阴极，相应的选择碳化硅纳米线(未掺杂处理)的悬浮液作为电泳沉积液；当需要获得具有p-n结结构的碳化硅纳米线层时，选择p型单晶硅片，在单晶硅中掺杂ⅲ族硼元素，制备得到p型单晶硅片作为阴极，选择n型碳化硅纳米线的悬浮液作为电泳沉积液，或选择n型单晶硅片，在单晶硅中掺杂v族元素，如磷或砷，制备得到n型单晶硅片作为阴极，相应的选择p型碳化硅纳米线的悬浮液作为电泳沉积液；当需要获得具有p-i-n结结构的碳化硅纳米线层时，选择p型单晶硅片作为阴极，相应的选择碳化硅纳米线(未掺杂处理)的悬浮液 n型碳化硅纳米线的悬浮液作为电泳沉积液。其中，本发明不限制p型单晶硅片和n型单晶硅片的具体类型，只要符合p型硅和n型硅的基本特征即可。比如：n型单晶硅片由单晶硅片与p、as、sb中的任意一种的掺杂源制备而得；p型单晶硅片由单晶硅片与b、al、ga中的任意一种的掺杂源制备而得；n型碳化硅纳米线悬浮液由单晶碳化硅纳米线与三聚氢胺，碳酸氢氨，硝酸氨，尿素，草酸，红磷和黑磷中的任意一种或多种的掺杂源制备而得；p型碳化硅纳米线悬浮液与硼，铝，硝酸铝，氯化铝和氯化硼中的任意一种或多种的掺杂源制备而得。
80.本实施例中，需要制备具有均匀且致密的p-i异质结结构的碳化硅纳米线层，故本实施例以p型单晶硅片为阴极，以上述步骤1.2制备的i型碳化硅纳米线悬浮液作为电泳沉积液，并将上述p型单晶硅片浸于上述i型碳化硅纳米线悬浮液中，于70v的恒电压下，采用直流电进行电泳沉积处理，以在单晶硅片上形成具有均匀且致密的p-i异质结结构的碳化硅纳米线层。
81.本发明不限制p型单晶硅片的具体尺寸，根据实际需求进行选择即可。可选的，本实施例采用的p型单晶硅片的尺寸为1
×
1～10
×
10cm2。且上述p型单晶硅片在进行电泳沉积前，还经过以下预处理：将p型单晶硅片分别在丙酮，无水乙醇，去离子水中进行超声清洗15～20min，取出放置60～80℃的烘箱中干燥10～20min。
82.本发明不限制电泳沉积处理的具体工艺参数，只要能够在p型单晶硅片上沉积i型碳化硅纳米线形成具有均匀且致密的p-i异质结结构的碳化硅纳米线层即可。本实施例中，可选的，以铂片为阳极，将其与上述干燥后的p型单晶硅片浸于上述i型碳化硅纳米线悬浮液中，电极间距为0.5～2cm，采用直流电源作为电泳仪，施加恒定电压70v，在常温下，磁力搅拌器对溶液进行100rpm搅拌的情况下电泳沉积10min，获得具有沉积均匀且致密的p-i异
质结结构的碳化硅纳米线层。
83.步骤2，采用等离子体对碳化硅纳米线层进行焊接处理，以将相邻的纳米线之间焊接形成碳化硅纳米线网络薄膜，即获得所述3c-sic纳米线功能复合网络薄膜；
84.需要说明的是，本发明不限制焊接处理的具体方式和具体参数，只要能够能够将具有沉积均匀且致密的p-i异质结结构的碳化硅纳米线层上相邻的纳米线之间进行焊接，从而使其形成大面积的碳化硅纳米线网络薄膜即可。本发明可选的，首先于700℃的温度下，采用氩等离子体对碳化硅纳米线层表面处理30min，随后，施加以7mpa的力，升温至1250℃后焊接45min，即获得大面积的碳化硅纳米线网络薄膜。
85.实施例2
86.本实施例提供一种3c-sic纳米线功能复合网络薄膜，本实施例3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的制备方法与实施例1的区别仅在于：
87.本实施例步骤1.1中，在制备碳化硅纳米线时，将5g碳化硅气凝胶浸于上述称好的量100ml的98％氢氟酸溶液中，于波长为365nm且光功率为5w的紫外灯照射下，在30℃的温度下，以150w的超声功率超声处理3h，随后静置500min，倒出90ml上清液，剩下的溶液为溶液a；再向溶液a加入90ml去离子水，再经紫外光超声分散处理和分离。重复上述步骤5次后，再将溶液a放入离心管经离心得到sic纳米线，随后将其分散到去离子水中，再经离心处理，重复上述操作直至溶液ph为7，得到单晶碳化硅纳米线。
88.本实施例步骤1.2中，以三聚磷酸钠为分散剂、以氯化钠为导电溶质、以乙二醇为有机溶剂a；且本实施例中，分散剂与碳化硅纳米线的质量比为1:1，导电溶质与碳化硅纳米线的质量比为1:0.01。
89.本实施例步骤1.3中，电泳沉积处理的电极间距为0.5cm，采用直流电源作为电泳仪，施加恒定电压50v，且在沉积过程中，用磁力搅拌器对溶液进行80r/min的速率搅拌，以使沉积过程中碳化硅纳米线的悬浮液始终保持组分均一的情况，电泳沉积15min，获得具有沉积均匀且致密的p-i异质结结构的碳化硅纳米线层。
90.实施例3
91.本实施例提供一种3c-sic纳米线功能复合网络薄膜，本实施例3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的制备方法与实施例1的区别仅在于：
92.本实施例步骤1.1中，在制备碳化硅纳米线时，将5g碳化硅气凝胶浸于上述称好的量500ml的85％热浓磷酸溶液中，于波长为365nm且光功率为10w的紫外灯照射下，在50℃的温度下，以150w的超声功率超声处理0.5h，随后静置30min，倒出450ml上清液，剩下的溶液为溶液a；再向溶液a加入450ml去离子水，再经紫外光超声分散处理和分离。重复上述步骤8次后，再将溶液a放入离心管经离心得到sic纳米线，随后将其分散到去离子水中，再经离心处理，重复上述操作直至溶液ph为7，得到单晶碳化硅纳米线。
93.本实施例步骤1.2中，以聚丙烯酰胺为分散剂、以氯化铵为导电溶质、以乙二醇为有机溶剂a；且本实施例中，分散剂与碳化硅纳米线的质量比为1:2，导电溶质与碳化硅纳米线的质量比为1:0.1。
94.本实施例步骤1.3中，电泳沉积处理的电极间距为2cm，采用直流电源作为电泳仪，施加恒定电压100v，且在沉积过程中，用磁力搅拌器对溶液进行120r/min的速率搅拌，以使沉积过程中碳化硅纳米线的悬浮液始终保持组分均一的情况，电泳沉积6min，获得具有沉
积均匀且致密的p-i异质结结构的碳化硅纳米线层。
95.本实施例步骤2中，焊接处理时，首先于1000℃的温度下，采用氩等离子体对碳化硅纳米线层表面处理5min，随后，施加以10mpa的力，升温至1500℃后焊接30min，使碳化硅纳米线在许多不规则交联中连接起来，实现更大面积的碳化硅纳米线薄膜上交叉点的纳米焊接。
96.实施例4
97.本实施例提供一种3c-sic纳米线功能复合网络薄膜，通过在p型单晶硅上沉积n型碳化硅纳米线制备获得，为具有p-n结的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜。
98.本实施例3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的制备方法与实施例1的区别仅在于：
99.本实施例以n型碳化硅纳米线的悬浮液作为电泳沉积液，且本发明不限制n型碳化硅纳米线悬浮液的具体类型，只要符合n型碳化硅纳米线的基本特征即可。本实施例中，本实施例以红磷作为n型掺杂源，且通过以下步骤制备n型碳化硅纳米线悬浮液：
100.将碳化硅纳米线与掺杂源混匀后，于1000～1400℃的温度下保温处理后，退火处理，获得掺杂后的单晶碳化硅纳米线；
101.其中，本发明不限制掺杂源的类型，根据实际需求选择相应的n型或p型掺杂源即可。本实施例中，为了获得n型碳化硅纳米线，红磷作为n型掺杂源，称取0.1g碳化硅纳米线，并按照3.5:1的摩尔比，称取相应质量的红磷，混合均匀后装入管长15cm，管内径1cm，管壁厚2mm的铂管中，且封管后铂管内压强为1mtorr。将密封后的铂管放入马弗炉中加热，升温速率为每分钟升6℃，加热温度为1200℃，保温时间为300min，待加热完成后样品随炉自然冷却到室温后取出，并采用管式炉于750℃的温度下退火处理90min，获得掺杂后的n型碳化硅纳米线。然后，按照实施例1的步骤将获得的n型碳化硅纳米线加入至有机溶剂a中，形成稳定的n型碳化硅纳米线的悬浮液。
102.实施例5
103.本实施例提供一种3c-sic纳米线功能复合网络薄膜，且本实施例3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的制备方法与实施例4的区别仅在于：
104.本实施例中，称取0.1g碳化硅纳米线，并按照碳化硅纳米线与红磷3:1的摩尔比，称取相应质量的红磷，混合均匀后装入管长15cm，管内径1cm，管壁厚2mm的铂管中，且封管后铂管内压强为1mtorr。将密封后的铂管放入马弗炉中加热，升温速率为3℃/min，加热温度为1000℃，保温时间为600min，待加热完成后样品随炉自然冷却到室温后取出，并采用管式炉于500℃的温度下退火处理60min，获得掺杂后的n型碳化硅纳米线。
105.实施例6
106.本实施例提供一种3c-sic纳米线功能复合网络薄膜，且本实施例3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的制备方法与实施例4的区别仅在于：
107.本实施例中，称取0.1g碳化硅纳米线，并按照碳化硅纳米线与红磷1:1的质量比，称取相应质量的红磷，混合均匀后装入管长15cm，管内径1cm，管壁厚2mm的铂管中，且封管后铂管内压强为1mtorr。将密封后的铂管放入马弗炉中加热，升温速率为每分钟升10℃/min，加热温度为1400℃，保温时间为60min，待加热完成后样品随炉自然冷却到室温后取出，并采用管式炉于1000℃的温度下退火处理120min，获得掺杂后的n型碳化硅纳米线。
108.实施例7
109.本实施例提供一种3c-sic纳米线功能复合网络薄膜，通过在p型单晶硅上沉积i型碳化硅纳米线和n型碳化硅纳米线制备获得，且其为具有p-i-n结的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜。
110.且本实施例3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的制备方法与实施例4的区别仅在于：
111.本实施例以实施例1制备的具有p-i结的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜作为阴极，以实施例4中的n型碳化硅纳米线的悬浮液作为电泳沉积液。
112.实施例8
113.本实施例提供一种3c-sic纳米线功能复合网络薄膜，通过在n型单晶硅上沉积p型碳化硅纳米线制备获得，为具有p-n结的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜。
114.且本实施例3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的制备方法与实施例4的区别仅在于：
115.本实施例以n型单晶硅片作为阴极，以p型碳化硅纳米线的悬浮液作为电泳沉积液。
116.需要说明的是，本发明不限制p型碳化硅纳米线悬浮液的具体类型，只要符合p型碳化硅纳米线的基本特征即可。本实施例中，以硼烷氨为p型掺杂源，并按照实施例4中的步骤制备获得p型碳化硅纳米线的悬浮液。
117.实施例9
118.本实施例提供一种3c-sic纳米线功能复合网络薄膜，通过在n型单晶硅上沉积p型碳化硅纳米线制备获得，为具有p-n结的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜。
119.且本实施例3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的制备方法与实施例1的区别仅在于：
120.本实施例中，本实施例以氯化铝作为掺杂源d，按照实施例1中的步骤将其与碳化硅纳米线制成p型碳化硅纳米线悬浮液。
121.实施例10
122.本实施例提供一种3c-sic纳米线功能复合网络薄膜，且本实施例3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的制备方法与实施例1的区别在于：
123.本实施例在实施例1-实施例9的基础上，还对步骤2获得的所述碳化硅纳米线网络薄膜经过高温键合处理。
124.本发明不限制高温键合处理的具体工艺，只要能够使碳化硅纳米线网络薄膜表面结合增强即可。可选的，本实施例中，采用以下工艺实现：首先采用nh3等离子体在500～1000℃温度下处理5～60min，再将其在1000～1200℃氩气保护下高温炉中恒温键合30～60min。
125.实施例11
126.本发明提供一种基于上述实施例1-实施例10制备的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的sic纳米光电器件，且制备方法如下：
127.将实施例1-实施例10任意一项实施例制备的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜采用pva胶水溶液进行物理剥离，获得剥离后的薄膜；随后采用热电子束蒸法，在剥离后的薄膜上蒸镀一层有序的金属电极阵列，然后经退火处理，获得sic纳米光电器件；
128.需要说明的是，本发明不限制上述采用pva胶水溶液进行物理剥离的具体操作工艺，只要能够实现薄膜的剥离即可。本实施例中，可选的，采用以下工艺实现：将实施例1-实施例10任意一项实施例制备的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜放置在转速为500～900rpm的匀胶机中，在薄膜表面均匀涂覆3～6滴pva胶水溶液，每滴20～100μl，待干燥后将薄膜物理剥离，最后通过去离子水洗涤去除薄膜表面pva膜。
129.本发明不限制上述热电子束蒸法的具体操作以及具体金属电极的成分，可根据实际需求进行相应的选择，只要能够在剥离后的薄膜上蒸镀一层有序的金属电极阵列即可。本实施例中，可选的，以镍金属材料为例，采用以下步骤在剥离后的薄膜表面蒸镀一层有序的镍电极阵列：蒸镀时间为5～20min，相邻两电极间距为40～200μm，电极厚度为100～300nm。
130.本发明不限制蒸镀有金属电极的薄膜退火处理的具体工艺，只要能够增强电极与纳米线薄膜的接触即可。本实施例中，可选的，采用以下工艺实现：将蒸镀完电极的薄膜放入真空退火炉中退火，退火温度为800～1000℃，升温速率为10～60℃/min，退火时间为60～200min。
131.需要说明的是，本发明不限制上述碳热还原法制备的碳化硅气凝胶的具体操作，只要能够获得碳化硅气凝胶即可。可选的，本发明采用以下步骤制备碳化硅气凝胶：
132.将聚碳硅烷和乙烯基化合物溶解于有机溶剂b中，在70～90℃无氧条件下，karstedt催化剂催化反应4～8h，得到聚碳硅烷凝胶；将聚碳硅烷凝胶干燥后热处理得到碳化硅/碳前躯体气凝胶，随后加入稻壳炭和硅混合均匀，然后在无氧氩气氛围下，于1000～1800℃煅烧0.5～5h，得到碳化硅气凝胶；
133.其中，在制备碳化硅气凝胶时，所述乙烯基化合物含有二个或二个以上的乙烯基；
134.所述有机溶剂b为环己烷、甲苯、二甲苯或自苯中的一种或多种；
135.所述聚碳硅烷与所述乙烯基化合物以任意比例混合，且所述聚碳硅烷与所述乙烯基化合物的总质量与所述有机溶剂b的用量比为0.03～0.3g:1ml；
136.所述干燥为超临界干燥或冷冻干燥；
137.所述碳化硅/碳前躯体气凝胶、稻壳炭和硅的用量比为1～0.5：0.8：0.1～0.3；
138.所述稻壳炭为商业化的粒度为200目以下，纯度为99％。
139.试验部分
140.(一)实物形貌
141.本发明对本发明实施例4制备的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜的实物图进行了拍摄，如图1所示，图1中方框处的部分即为实施例4制备的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜，可以看出：本发明制备的3c-sic纳米线功能复合网络薄膜均匀致密。
142.(二)xrd测试
143.本发明对本发明实施例1制备的单晶碳化硅纳米线进行了xrd测试，测试结果如图2所示。
144.从图2所示，可以看出：与标准卡片对比(jcpsd card no.29-1129)，该样品所有衍射峰位都被标定为立方3c-sic相，表明所制备样品的高纯度。试样的三强衍射峰分别为2θ＝36
°
、60
°
和72
°
，正好对应于立方3c-sic相(111)、(220)和(311)的衍射面。强度很大的尖锐的峰表明样品具有高度结晶性。
145.(三)sem测试
146.本发明分别对实施例1中3c-sic纳米线功能复合网络薄膜制备过程中不同阶段的碳化硅纳米线层、以及焊接处理后的碳化硅纳米线网络薄膜进行了sem测试，测试结果分别如图3和图4所示。
147.从图3和图4所示，可以看出：单个纳米线的平均长度可达100μm，且具有很好的柔韧性。长的碳化硅纳米线作为通道，更有利于制备具有较好键合、较低接触电阻和较高纳米线网络交联度的高性能薄膜。焊接形成的纳米线交联网络可以使碳化硅气凝胶衍生膜致密化，有利于开发高稳定性、高性能和柔性的光电器件。
148.本发明电泳沉积的机理，如图5所示，可以看出施加60v恒定电压后，悬浮液中的碳化硅纳米线静电场的作用下向阴极定向移动，并在衬底上沉积。
149.显然，上述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。