MPCVD制备SiC薄膜及其在重金属离子痕量检测方面的研究

【作者】 王春； 黄楠； 庄昊； 杨兵； 田清泉； 郭宇宁； 刘鲁生； 姜辛；

【机构】 中国科学院金属研究所,沈阳材料国家(联合)实验室功能薄膜与界面研究部； 德国锡根大学表面技术与材料工程研究所；

【摘要】 宽禁带半导体碳化硅（SiC）薄膜因其高热导率、高电子迁移率和高饱和电子漂移速度等优异性质而受到广泛关注。同时,其稳定的化学性质和宽的电化学势窗也使SiC薄膜可以用作电化学电极材料。本文利用微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）在硅基体上制备SiC薄膜,通过改变功率和工作气压,SiC薄膜由纳米晶向异质外延结构转变。XRD和拉曼结果表明:SiC薄膜的外延质量随功率增加而提高。随着我国环境问题越来越严重,水体污染特别是重金属离子污染也越来越受到人们的重视。饮用水标准中重金属离子的允许值大多在几个ppb到几个ppm之间,而在现有的测试方法中,阳极溶出伏安法因其操作简单、响应快速而受到广泛关注。本文采用纳米SiC薄膜作为工作电极,利用阳极溶出伏安法测定痕量重金属离子浓度。其中Cu²⁺和Ag⁺的检测极限分别为6 ppb和4 ppb,线性检测范围均为10-1000 ppb,性能优于商用悬汞电极;同时SiC电极还可以同时检测Cu、Ag混合溶液,表明纳米SiC薄膜电极具有同时检测多种重金属离子的能力。更多还原