纳米薄膜制备及性能.
纳米多孔薄膜材料的制备与性能研究
纳米多孔薄膜材料的制备与性能研究随着科技的迅猛发展，纳米技术在材料科学领域扮演着重要的角色。
纳米多孔薄膜材料作为一种新型材料，具有广泛的应用前景。
这些材料不仅具备纳米尺度的特性，还具有孔隙结构的优点，因此具有较大的比表面积、高度可控的孔径和出色的分离性能。
纳米多孔薄膜材料的制备是研究的重点之一。
目前，有许多方法可用于制备纳米多孔薄膜材料，如溶胶-凝胶法、电化学沉积法和层析法等。
溶胶-凝胶法是一种常见的方法，它通过将溶胶转化为胶凝体，再通过加热和烘干的方式制备薄膜材料。
这种方法可以制备出具有较大比表面积和独特结构的纳米多孔薄膜材料。
纳米多孔薄膜材料的性能研究也是与制备同等重要的一环。
其中，比表面积和孔径大小是常见的性能指标。
由于纳米多孔薄膜材料具有较大的比表面积，因此可以提供更多的活性位点，增加反应物质与表面的接触面积，从而提高反应效率。
孔径大小对于分离和过滤等应用具有重要影响。
通过调控制备过程的参数，可以实现对孔道大小进行精确控制，从而满足不同应用的需求。
除了比表面积和孔径大小外，纳米多孔薄膜材料的物理、化学性质也是研究的热点。
例如，一些纳米多孔薄膜材料具有特殊的光学性质，可以应用于传感器和光电器件等领域。
另外，一些金属氧化物纳米多孔薄膜材料具有良好的电化学性能，可以应用于超级电容器和电池等能源器件。
纳米多孔薄膜材料在环境和能源领域的应用也是当前的研究重点。
由于其独特的孔隙结构，纳米多孔薄膜材料被广泛应用于气体分离、水处理和催化等领域。
例如，一些具有超疏水性质的多孔薄膜材料可以应用于油水分离和海水淡化等环境领域。
此外，一些具有高度选择性孔道的纳米多孔薄膜材料可以用于气体分离和有害物质的去除等应用。
虽然纳米多孔薄膜材料在各个领域都有广泛的应用前景，但是目前仍存在一些挑战。
首先，纳米多孔薄膜材料制备的过程复杂，需要精确控制制备参数，以获得期望的结构和性能。
其次，由于材料的尺寸缩小至纳米级别，控制材料的稳定性和可重现性也变得更加困难。
高分子纳米杂化薄膜的制备与性能研究
高分子纳米杂化薄膜的制备与性能研究引言：高分子纳米杂化薄膜是一种由高分子材料和纳米颗粒组成的复合材料薄膜。
近年来，高分子纳米杂化薄膜在材料科学领域引起了广泛的兴趣。
这种薄膜具有独特的结构和性能，可以用于各种领域，如电子器件、传感器、储能装置等。
本文将探讨高分子纳米杂化薄膜的制备方法以及其性能研究的进展。
制备方法：高分子纳米杂化薄膜的制备方法多种多样。
其中一种常用的方法是溶液浇铸法。
在这种方法中，高分子材料和纳米颗粒分散在溶液中，并通过控制溶液的浓度和pH值等参数来控制纳米颗粒在高分子材料中的分散状态。
通过调节浇铸条件，可以制备出不同结构和性能的高分子纳米杂化薄膜。
另一种常见的方法是自组装法。
通过利用高分子材料和纳米颗粒之间的相互作用力，可以在固体表面上制备出有序的纳米杂化薄膜。
这种方法具有简单、快速的特点，并且可以在大面积上制备纳米杂化薄膜。
性能研究：高分子纳米杂化薄膜的性能研究主要包括力学性能、光学性能、电学性能等方面。
其中力学性能是研究者关注的一个重点。
通过测量纳米杂化薄膜的拉伸强度、弹性模量等参数，可以评估纳米颗粒对高分子材料力学性能的改善效果。
研究表明，适量添加纳米颗粒可以显著提高高分子材料的强度和硬度。
光学性能是另一个研究的热点。
高分子纳米杂化薄膜具有较高的透明度和较低的折射率，这使其在光电器件中具有广泛的应用前景。
许多研究者通过改变纳米颗粒的形状和尺寸等因素来调控纳米杂化薄膜的光学性能，并研究了其在太阳能电池和显示器等器件中的应用。
此外，高分子纳米杂化薄膜还具有良好的电学性能。
研究者通过在高分子材料中引入导电材料纳米颗粒，可以显著提高材料的导电性能。
这种薄膜在柔性电子器件和储能装置等方面显示出巨大的潜力。
未来发展：虽然高分子纳米杂化薄膜在材料科学领域取得了一系列重要成果，但仍存在一些问题亟待解决。
首先，制备方法需要更高的精确性和可控性。
其次，纳米颗粒与高分子材料的相互作用机制仍不完全清楚，在此基础上设计新的高性能纳米杂化薄膜仍存在一定的挑战。
薄膜的制备及其特性测试
图1 双靶反应磁控溅射原理图 如图，双靶法同时安装两块靶材互为阴阳极进行轮回溅射镀膜 如图，
1.4、射频反应磁控溅射 1.4、
在一定气压下，在阴阳极之间施加交流电压，当其频率 增高到射频频率时即可产生稳定的射频辉光放电。射频辉光 放电在辉光放电空间中电子震荡足以产生电离碰撞的能量， 所以减小了放电对二次电子的依赖，并且能有效降低击穿电 压。射频电压可以穿过任何种类的阻抗，所以电极就不再要 求是导电体，可以溅射任何材料，因此射频辉光放电广泛用 于介质的溅射。频率在5～30MHz都称为射频频率。
透光率是透明薄膜的一项非常重要的光学性能指标， 透光率是透明薄膜的一项非常重要的光学性能指标，透光 率是指以透过材料的光通量与入射的光通量之比的百分数表示， 率是指以透过材料的光通量与入射的光通量之比的百分数表示，在 测试中采用相对测量原理，将通过透明薄膜的光通量记为T2 T2， 测试中采用相对测量原理，将通过透明薄膜的光通量记为T2，在没 有放入透明薄膜的光通量记为T1 那么薄膜的透光率为： T1， 有放入透明薄膜的光通量记为T1，那么薄膜的透光率为： Tt =T2/T1⊆ 其中，T1，T2均为测量相对值 均为测量相对值） =T2/T1⊆100% （其中，T1，T2均为测量相对值） 一般用来测量透过率的仪器有透过率雾度测试仪和分光光 度计法， 度计法，其原理图分别如下
1.5、化学气相沉积(CVD)法 (CVD) 1.5、化学气相沉积(CVD)法
化学气相沉积是一种化学气相生长法，简称CVD(Chemical V apor Deposition)技术。这种技术是把含有构成薄膜元素的一种 或几种化合物质气体供给基片，利用加热等离子体、紫外光乃至 激光等能源，借助气体在基片表面的化学反应(热分解或化学合 成)生成要求的薄膜。例如下图是利用化学气相沉淀法制备ITO的 原理结构图
纳米薄膜制备技术及应用
纳米薄膜制备技术及应用随着科技的不断进步和发展，人们对于材料的要求也越来越高，尤其是在纳米材料的研究领域，相关技术的应用越来越广泛。
其中，纳米薄膜一直是研究的热点之一，具有广泛的应用前景。
纳米薄膜不仅可以应用于电子器件、光学器件、传感器等领域，也可以应用于防腐蚀，涂料和生物医学等领域。
因此，纳米薄膜制备技术的研究和应用成为了材料科学研究的一个重要方向。
一、纳米薄膜技术简介纳米薄膜是一种薄弱的材料形态，通常厚度不超过几百纳米，甚至更薄。
相比之下，普通金属材料通常具有厚厚的物质结构。
纳米薄膜通常被应用于未来科技领域。
例如，研究人员正在尝试制造所谓的“纳米电池”，利用这种小型电池来驱动未来的微型设备。
同时，纳米薄膜也可以被用作电池或半导体材料。
纳米薄膜制备技术通常基于物理和化学原理，有多种制备技术可供选择。
二、纳米薄膜制备技术1.物理气相沉积：物理气相沉积是一种常用的制备纳米薄膜的技术。
该技术利用蒸发，溅射或激光蒸发等方法制备纳米薄膜。
2.化学气相沉积：化学气相沉积通常使用淀粉溶液或气体反应制备纳米薄膜。
根据化学反应的不同，可以制备不同的薄膜材料。
3.溶胶-凝胶法：溶胶凝胶法是一种利用液体中的溶胶，悬浮或凝胶物质制备纳米薄膜的方法。
它的优点是成本低，化学性能好。
三、纳米薄膜的应用1. 纳米薄膜在信息技术方面的应用：随着信息技术日新月异地发展，人们对于更加小型化、高灵敏度的电子产品的要求越来越高。
因此，纳米薄膜被广泛应用于大屏幕、高精度显示器、智能手机等电子产品中，它们具有优异的光电性能和快速响应能力。
2. 纳米薄膜在制备传感器方面的应用: 由于纳米薄膜材料具有优异的电学、光学、磁学、化学性质和较高的比表面积，因此它们被广泛应用于新型传感器的开发，可以更准确地检测体内的化学物质、生化物质和食品质量等物质。
3. 纳米薄膜在材料方面的应用: 由于纳米薄膜材料具有巨大的比表面积，容易与其他物质相互作用，这使得它们可以应用于材料学领域。
纳米ZnO薄膜的制备及其光催化性能
纳 米 Ｚ Ｏ薄膜 的 制备 及其 光 催化 性 能 ｎ
郑 磊 ， 鲁道 荣 ， 长 萍 ， 素 贞 黄 吴
（ 肥 工 业 大学 化学 工 程 学 院 ， 肥 ２ ０ ０ ） 合 合 ３ ０ ９
摘 要 ： 用溶 胶 一 胶 法制 备 纳 米 Ｚ Ｏ， Ｘ射 线 衍射 仪 和透 射 电镜 表 征 纳 米 Ｚ Ｏ 的 结 构 和 形 貌 ， 成 薄膜 研 究其 光催 化 采 凝 ｎ 用 ｎ 制
马 弗 炉 中焙 烧 适 量 时 间 ， 得 到 纳 米 氧 化 锌 粉 体 。 即 所用试剂 均为 分析纯 。 １ ２ 纳 米 Ｚ Ｏ 薄 膜 制 备 ． ｎ
物
。纳米 Ｚ Ｏ在 日光 照 射 下 ， 其 在 紫外 光 照 ｎ 尤
射下 ， 能产 生 自由移 动 的带 负 电的 电子 和带 正 电的 空穴 ， 这种 空穴 可 以激 活空气 中 的氧变为 活性氧 ， 并
第６ ３卷
第 ２期
有 色
金 属
Ｖｏ． ３，Ｎ ． １６ ｏ２
Ｍａ ２ ０ １１ ｙ
２ ｌ ０ １ 年 ５ 月
Ｎｏ ｆｒｏ ｓ Ｍ ｅａ ｓ ｎｅｒｕ ｔｌ
ＤＯＩ １ ． ９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ ：０ ３ ６ ／ ．ｓ ． ０ １—０ １ ． ０ １ ０ ． ２ ｓ ２ １２ １ ．２ ０ ４
算 其 降解 率 叼 ： ＝ （ 。一Ｃ） Ｃ ］×１ ０ ， 中 叼：［ ｃ ／。 ０％ 式 ｃ 为苯 酚溶 液 的初 始浓 度 ， ｃ为 降 解 后 的 苯 酚溶 液
浓 度
２ 试 验 结 果 与 讨 论
２ １ 焙 烧 温 度 对 Ｚｎ 结 构 的 影 响 ． Ｏ
对 不 同 焙 烧 温 度 下 的 Ｚ Ｏ 粉 体 进 行 Ｘ Ｄ测 ｎ Ｒ 试 ， 果 见 图 １ 由图 １可知 ， 烧温 度 分别 为 ４ ０ 结 。 焙 ５， ５ ０ ６ ０和 ７ ０ ５ ，５ ０ ％时 ， 各பைடு நூலகம் 品的衍 射 图 中均 出现 Ｚ Ｏ ｎ 的典 型 特征 衍射 峰 ， 面指 数 分 别为 （ ０ ） （０ ） 晶 １ ０ ，０ ２ ，
纳米纤维薄膜的制备及其应用
纳米纤维薄膜的制备及其应用概述：纳米材料是一种具有特殊结构和性能的材料，其颗粒尺寸在1到100纳米之间。
纳米纤维薄膜是一种应用广泛的纳米材料，具有较大的比表面积、高孔隙度和优异的力学性能。
本文将重点介绍纳米纤维薄膜的制备方法以及其在各个领域的应用。
一、纳米纤维薄膜的制备方法1. 电纺法电纺法是一种常用的制备纳米纤维薄膜的方法。
通过电纺设备将聚合物溶液注入电纺针头，利用高电压的电场作用下形成纳米尺寸的纤维，并在收集器上形成纳米纤维薄膜。
电纺法制备出的纳米纤维薄膜具有较高的孔隙度和比表面积，适用于过滤、分离和催化等领域。
2. 真空蒸发法真空蒸发法是一种通过在真空环境下将物质从固态直接转化为气态，再沉积到基底上形成薄膜的方法。
通过调控沉积条件和蒸发物质的性质，可以制备出具有纳米级结构的纤维薄膜。
真空蒸发法具有制备简单、薄膜质量高的优点，适用于光学器件和电子器件等领域。
3. 模板法模板法是一种常用的制备纳米纤维薄膜的方法。
通过选择合适的模板材料和制备工艺，在模板孔隙中填充聚合物或金属溶液，经过固化和模板移除等步骤，最终得到纳米纤维薄膜。
模板法制备的纤维薄膜具有均匀的孔隙结构和较高的孔隙度，适用于储能和催化等领域。
二、纳米纤维薄膜的应用1. 污水处理纳米纤维薄膜具有高孔隙度和大比表面积的特点，可以用于污水处理领域。
通过纳米纤维薄膜的过滤作用，可以有效去除污水中的悬浮颗粒和有机物质，实现水质的净化。
此外，纳米纤维薄膜还可以用作分离膜，对盐水进行脱盐，解决淡水资源的问题。
2. 组织工程纳米纤维薄膜具有类似胶原蛋白的纤维结构和良好的生物相容性，因此在组织工程领域有广泛应用。
通过将细胞种植在纳米纤维薄膜上，可以模拟自然的细胞外基质环境，促进细胞生长和组织再生。
此外，纳米纤维薄膜还可以用于药物缓释，实现局部治疗和控制释放，提高疗效。
3. 能源领域纳米纤维薄膜在能源领域具有重要应用价值。
通过改变纳米纤维薄膜的孔隙结构和材料组成，可以制备出高效的电池隔膜和超级电容器电极等材料，提高能源存储的性能。
纳米TiO2薄膜的制备及其光催化性能研究
粉体 呈锐钛 矿相 ， ８ ０ 经 ０ ℃退 火得到 了锐钛矿 相 与金 红石相 的 混合 晶相 ， ９ ０ 经 ０ ℃退 火 完全 转化 为金 红石 相 。薄
膜表 面粒子 分布 均 ＞， 面平均粗糙 度 为 １５ ｎ 该薄膜 具有 较 高的光 催化 活性 ， 直接 用 于光催 化 降解 有机 －表 － ｊ ．４ｍ， 可
ｔ ｒ ｕ ｎ ｎ ｏ ａ ｎ ｔ ｓ ｈ ｓ ｅ ｎ ｅ ｌ ｇ ｆ ｏ ３ ０ ｔ ０ ℃ ．ｔｔ ｒ ｓ ｉ ｔ ｘ ｄ ｐ ａ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅｏ ｎ ｔ ｓ ｕ ｅ ｔ ｒ ｓ ｉ ｔ ｎ ａ ａ ａ ｅ ｐ ａ ｅ ｗｈ ｎ ａ ｎ ａ ｉ ｒ ｍ ０ ℃ ｏ ７ ０ ｎ ｉ ｕ ｎ ｎ ｏ ａ ｍｉ ｅ ｈ ｓ ｔｕ ｔ ｒ ｆａ ａ ａ ｅ ａ ｄ ｒ ｔｌ ｗｈ ｎ ａ ｎ ａｉ ｇ ａ ０ ￣ ， ｎ ｔｔ ｒ ｓ ｉ ｔ ｉｇ ｅ ｒ ｔ ｅ ｐ ａ ｅ ｗｈ ｎ ａ ｎ ａｉ ｇ ａ Ｏ ￣ Ｔｈ ａ ｔｃｅ ｉ— ｎ ｕ ｉ ｅ ｎ ｅ ｌ ｔ８ ０ Ｃ ａ ｄ ｉ ｕ ｎ ｎ ｏ ａ ｓｎ ｌ ｕ ｉ ｈ ｓ ｅ ｎ ｅ ｌ ｔ９ ＯＣ． ｅ ｐ ｒｉｌ ｓ ｄ ｓ ｅ ｎ ｌ ｎ ｔ ｉｕ ｅ ｏ ｈ ｉ ｓ ｒ ａ ｅ ａ ｅ ｈ ｍｏ ｅ ｅ ｕ ｎ ｈ ｖ ｒ ｇ ｕ ｆｃ ｏ ｇ ｎ ｓ ｓ １ ５ ｎ ￣ Ｔｈ ０２ ｔ ｉ ｉ ｈ ｓ ａ ｒｂ ｔ ｎ ｔ ｅ ｆ ｍ ｕ ｆ ｃ ｒ ｏ ｇ ｎ ｏ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ａ ｅ ａ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｒ ｕ ｈ ｅ ｓ ｉ ． ４ ｎ ｌ ｅ Ｔｉ ｈ ｎ ｆ ｍ ａ ｌ ｖ ｒ ｏ ｄ ｐ ｏ ｏ ａ ａ ｙ ｉ Ｉ ａ ｅ ａ ｐ ｉｄ ｉ ｎ ｉｌ ｓ ｓ ｃ ｓ ｐ ｏ ｏ ａ ａ ｙ ｉ ｅ ｒ ｄ ｔ ｎ ｏ ｒ ａ ｉ ｏ ｏ ｎ ｓ ａ ｄ ｅ ｙ ｇ ｏ ｈ ｔ ｃ ｔ ｌ ｓｓ ｔｃ ｎ ｂ ｐ ｌ ｍａ ｙ ｆ ｄ ， ｕ ｈ ａ ｈ ｔ ｃ ｔ ｌ ｔｃｄ ｇ ａ ａ ｉ ｆ ｇ ｎｃ ｃ ｍｐ ｕ ｄ ， ｎ ． ｅ ｎ ｅ ｏ ｏ
纳米WO3薄膜的制备及其光学性能研究
ＷＯ３ 方法主 要有 ：溶胶． 的 凝胶 沉积 法Ｉ 、化 学共沉 淀
法 【 脉冲 电沉积 法［。 ６ Ｊ 和 ７ １
图 １ 不 同草 酸浓度 所得纳 米 Ｗ Ｏ 薄膜 的 Ｔ Ｍ 照 片 ３ Ｅ
・ 收到 稿 件 日期 ：２０ —７２ ０７０ —７ 通 讯作 者 ：李 斌 作 者简 介 ：李 斌 （ ９ ６ ） １７ 一 ，女 ，河 北 安 国人 。讲 师 。在 读 博 士 。主 要从 事 纳米 材 料 的 制备 及 性 能研 究 。
维普资讯
ｃ ｎ ｅ 仃ａｉ ｎｓ ｏ ｃ ｎ ｔｏ
图 １中 ，草酸浓 度 为 ０ ｍｏ Ｌ 时 ，所得 产物 的粒 ． ｌ ４ ／ 径较大 ，粒子 尺寸 ＞１０ ｍ，且形状 不规则 ；草酸浓度 ０ｎ
为 ０６ ｌ ．ｍｏ Ｌ时 ，所 得产物 分散性较 好 ，粒子尺 为 ０８ ｌ ０ ０ｎ ． ／ ｍｏ Ｌ时，所得粒
方法制备 出 ｗＯ 薄膜 ，利用透射 电子显微镜 、 紫外． ３ 可
见分光光度计 、 ｘ射线衍射仪对 薄膜 的性质 进行 了研 究。 实验结果表 明：草酸浓度的 大小对产物粒径 和紫外． 可见
２ 实
验
２１ ＷＯ 薄膜 的制备 ． ３ 称 取 一定量 Ｎ ２ ４ Ｈ Ｏ，溶解 于一 定量 去离 子 ａＷＯ ． ２ ２ 水 中，往溶 液中滴加 浓 ＨＣ ，在滴 加的过程 中不搅 拌 ， １ 得 到乳 状 淡黄 色钨 酸 沉 淀 ，再加 入 不 同浓 度 的草酸 溶 液 ，搅拌 ，沉淀 溶解 ，得淡黄 色透 明溶 胶 。将 溶胶静 置 待用 。 为了防止煅烧 过程玻璃 片中钠 的析 出，将 玻璃片做 如下 处理 ， 按浓硫酸 与双氧水 ３： １的比例配制溶 液，将 玻璃 片放 入其 中，加 热煮沸 ２ ｍｉ，然后用 丙酮洗 ３次 ， ０ ｎ 用 蒸馏 水洗净 ，用 乙醇洗 ３次，用 蒸馏 水洗净 ，待用 。 ２２ ＷＯ 薄膜 的热处理 ． ３ 将处 理后 的载 玻 片在 溶胶 中镀 不 同层 数 的薄膜 ， 将 镀 膜后 的载玻 片分别在 ２ ０ ５ ，４ ０Ｃ的温度下 进行 ５ ，３ ０ ５ ＂ 热处理 ，得到 结晶性 良好 的 ｗＯ 薄膜 。 ３
制备纳米薄膜的方法
制备纳米薄膜的方法
制备纳米薄膜的方法有很多种，以下是其中一些常见的方法：
1. 真空蒸发法：在高真空下，将材料加热至其蒸发温度，使其蒸发并沉积在基底上形成薄膜。
这种方法适用于材料蒸发温度较低的情况。
2. 磁控溅射法：在真空室中，通过加热材料至其灼烧温度并利用磁场控制离子轨迹，使离子撞击材料表面并碎裂，形成薄膜。
这种方法适用于需要提高材料附着力和纯度的情况。
3. 化学气相沉积法（CVD）：通过将气态前体物质引入反应室中，在适当的温度和压力下，使其发生化学反应并在基底上沉积形成薄膜。
这种方法适用于制备复杂化合物薄膜。
4. 溶液法：将纳米材料悬浮在溶剂中，通过溶剂挥发或沉积基底上使溶液中的纳米材料沉积成薄膜。
这种方法适用于制备大面积、低成本的纳米薄膜。
5. 电化学沉积法：通过在电解质溶液中施加电压或电流，使金属或合金离子在电极上沉积成薄膜。
这种方法适用于制备金属薄膜，并能够控制薄膜的形貌和厚度。
这些方法可以根据具体需求和材料特性选择合适的制备方法。
同时，不同的方法
也有各自的优缺点，需要根据实际情况进行选择。
高性能薄膜材料的制备与性能研究
高性能薄膜材料的制备与性能研究薄膜材料是一种厚度在纳米到微米级之间的薄片状材料，具有独特的物理、化学和光学性质。
近年来，随着科技的发展，高性能薄膜材料的研究与应用越来越受到关注。
本文将就高性能薄膜材料的制备方法以及影响其性能的因素展开论述，同时分析其研究意义和前景。
一、高性能薄膜材料的制备方法1. 薄膜物理气相沉积（PVD）薄膜物理气相沉积是一种通过蒸发源将原材料蒸发成气相，然后沉积到基底表面形成薄膜的方法。
这种方法可以制备出具有高纯度和致密性的薄膜材料，具有较好的结晶性和低的缺陷密度。
其中，磁控溅射是最常用的物理气相沉积技术之一。
2. 化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是通过将反应气体中的原子或分子在基底表面上化学反应生成薄膜的方法。
CVD方法可以获得高品质的薄膜，具有较好的控制性和均匀性。
其中，热CVD和等离子体增强化学气相沉积（PECVD）是常用的化学气相沉积技术。
3. 溶液法溶液法是将原料溶解于溶剂中，然后通过基底浸渍或涂覆的方式将溶液中的物质沉积到基底上形成薄膜的方法。
这种方法制备成本低，适用性广，可以制备出大面积、连续的薄膜。
其中，溶胶-凝胶法、电沉积法和旋涂法是常用的溶液法制备薄膜的技术。
4. 物理化学沉积（PCD）物理化学沉积是一种通过物理或化学方法将薄膜的材料从气相或溶液中转化成固态薄膜的方法。
这种方法可以在较低的温度下制备出具有高质量的薄膜，并且可以控制薄膜的成分和结构。
其中，分子束外延（MBE）和原子层沉积（ALD）是常用的物理化学沉积技术。
二、高性能薄膜材料性能研究高性能薄膜材料的性能研究包括结构性能、物理性能和化学性能等方面的研究。
1. 结构性能结构性能指的是薄膜材料的晶体结构、晶粒大小和晶格缺陷等特征。
通过X射线衍射、扫描电子显微镜等技术可以观察和表征薄膜的结构。
结构性能对薄膜的电子传输性能、光学性能和力学性能等起着重要的影响。
2. 物理性能物理性能是指薄膜材料的电学性能、光学性能、磁学性能和热学性能等特性。
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纳米薄膜分类
• 纳米薄膜分为三类： • （1）由纳米粒子组成(或堆砌而成)的薄膜， • （2）在纳米粒子间有较多的孔隙或无序原子或另一种材 料。纳米粒子镶嵌在另一基体材料中的颗粒膜就属于第二 类纳米薄膜。 • （3）薄膜厚度在纳米级，或有纳米级厚度的薄膜交替重 叠形成的薄膜。
5.1薄膜材料的制备
5.1.1气相法 纳米薄膜的获得主要通过两种途径： • (1)在非晶薄膜晶化的过程中控制纳米结构的形成， 如采用共溅射方法制备Si／SiO2薄膜，在700— 900℃的N2气氛下快速退火获得纳米Si颗粒； • (2)在薄膜的成核生长过程中控制纳米结构的形成， 其中薄膜沉积条件的控制显得特别重要，在溅射 工艺中，高的溅射气压、低的溅射功率下易于得 到纳米结构的薄膜。 • 在CeO2-x、Cu/CeO2-x的研究中，在160W、2030Pa的条件下能制备粒径为7nm的纳米微粒薄膜。
气相沉积的基本过程
(1)气相物质的产生 • 一种方法是使沉积物加热蒸发，这种方法称为蒸发镀膜；另一种方 法是用具有一定能量的粒子轰击靶材料，从靶材上击出沉积物原子，称 为溅射镀膜。
(2)气相物质的输运 • 气相物质的输运要求在真空中进行，这主要是为了避免气体碰撞妨碍沉 积物到达基片。在高真空度的情况下(真空度≤10-2Pa)，沉积物与残余 气体分子很少碰撞，基本上是从源物质直线到达基片，沉积速率较快； 若真空度过低，沉积物原子频繁碰撞会相互凝聚为微粒，使薄膜沉积过 程无法进行，或薄膜质量太差。 (3)气相物质的沉积 • 气相物质在基片上的沉积是一个凝聚过程。根据凝聚条件的不同，可以 形成非晶态膜、多晶膜或单晶膜。若在沉积过程中，沉积物原子之间发 生化学反应形成化合物膜，称为反应镀。若用具有一定能量的离子轰击 靶材，以求改变膜层结构与性能的沉积过程称离子镀。
气相法 • 1. 真空蒸发 法 (源单层蒸发；单源多层蒸发；多源反应共蒸发) • 2. 真空溅射法 磁控溅射，直流磁控测射（单靶(反应)溅射；多靶反应 共溅射：射频磁控溅射[单靶(反应)溅射；多靶反应共溅射 • 3. 离子束溅射
• 4. 化学气相沉积， 金属有机物化学气相沉积(MOCVD) ,热解化学气相沉 积(热解CVD),离子体增强化学气相沉积(PECVD),激光诱导化学气相沉积 (LCVD),波等离子体化学气相沉积(MWCVD)
液相法
• 5. 溶胶-凝胶(sol-gel法
• 6. 电镀法，化学镀 • 7 LB膜
• 真空蒸发镀膜： 在真空中把制作薄膜的材料加热蒸发，使其淀积在适 当的表面上。它的优点是沉积速度较高，蒸发源结构简单， 易制作，造价低廉，但不能蒸发难熔金属和介质材料。最 大的缺点就是材料的利用率极低（试料在篮状蒸发源中以 立体角、在舟状蒸发源中以立体角四散开来） • 真空溅射镀膜： 当高能粒子(电场加速的正离子)打在固体表面时，与 表面的原子、分子交换能量，从而使这些原子、分子飞溅 出来，落在衬底上形成薄膜。溅射镀膜材料的利用率大大 高于蒸发镀膜。
5x1014m-2，最小扩散距离约为50nm．
2．结合阶段 • 对于小核，发生结合的时间小于0.1s，并且结合后增大了 高度，减少了在基片上所占的总面积．除此以外，结合前 具有良好晶体形状的核在结合时变为圆形．若在进一步结 合前尚有具够的时间，复合岛(即结合以后的小岛)会再次具 有晶体形状．在小岛阶段，晶体多为三角形．而在结合以 后，各岛常变为六角形．
PVD的物理原理
衬底 扩散、吸附、凝 结成薄膜
物质输运 能量输运
能量
块状材料 (靶材)
气相法薄膜形成的过程
薄膜的形成包括如下过程：
(1)单体的吸附；
(2)大小不同的各种小原子团(或称胚芽)的形成； (3)形成临界核(开始成核)； (4)由于捕获其周围的单体，临界核长大； (6)在临界核长大的同时，在非捕获区，由单体逐渐形成临界核； (6)稳定核长大到相互接触，彼此结合后形成新的小岛． 由于新 岛所占面积小于结合前的两岛，所以在基片上暴露出新的面积； (7)在这些新暴露的面积上吸附单体，发生“二次”成核； (8)小岛长大，结合成为大岛，大岛长大、相互结合．在新暴露 的面积发生“二次”或“三次”成核；
纳米薄膜
• 薄膜是一种物质形态，其膜材十分广泛， 单质元素、化合物或复合物，无机材料或 有机材料均可制作薄膜。 • 薄膜与块状物质一样，可以是非晶态的、 多晶态的或单晶态的。 • 近20年来，薄膜科学发展迅速，在制备技 术、分析方法、结构观察和形成机理等方 面的研究都取得了很大进展。其中无机薄 膜的开发和应用更是日新月异，十分引人 注目。
薄膜的应用
薄膜在现代科学技术和工业生产中有着广泛的应用
光学系统中使用的各种反射膜、增透膜、滤光片、分束镜、 偏振镜等； 电子器件中用的薄膜电阻，特别是平面型晶体管和超大规模 集成电路也有赖于薄膜技术来制造； 硬质保护膜可使各种经常受磨损的器件表面硬化，大大增强 表面的耐磨程度； 在塑料、陶瓷、石膏和玻璃等非金属材料表面镀以金属膜具 有良好的美化装饰效果，有些合金膜还起着保护层的作用； 磁性薄膜具有记忆功能，在电子计算机中作存储记录介质而 占有重要地位。
(9)形成带有沟道和孔洞的薄膜；
(10)在沟道和孔洞处“二次”或“三次”成核，逐渐形成连续薄 膜．
薄膜的形成包括如下过程：
1. 小岛阶段
• 在这个阶段中，包括成核和核生长． • 在真空度为10-6Pa下，用物理气相沉积法制造薄膜，并且 同时用透射电镜观察成膜过程．结果发现，首先看到的是 大小相当一致的核突然出现，其线度为2-3nm，其形状是 三维的，并且平行基片表面的两维大于垂直向的第三 维．这说明核的生长主要是由于吸附单体在基片表面的扩 散，而不是由于气相原子的直接碰撞．例如，以MoS2为基 片、在400C下成膜时，Ag或Au膜的起始核密度约为
• 薄膜技术目前还是一门发展中的边缘学科，其中 不少问题还正在探讨之中。
• 薄膜的性能多种多样，有电性能、力学性能、光 学性能、磁学性能、催化性能、超导性能等。
• 薄膜在工业上有着广泛的应用，而且在现代电子 工业领域中占有极其重要的地位，是世界各国在 这一领域竞争的主要内容，也从一个侧面代表了 一个国家的科技水平。