华中科技大学 第二章——纳米薄膜材料的制备
《纳米薄膜材料PV》PPT课件
6)移开基片的挡板，设定样片基片的加热程度，把蒸镀材料加热到一定温度（熔点 以上），开始蒸镀。
7)蒸膜厚度达到要求以后，把挡板拨回原位，依次关闭镀膜材料、基片的加热电源， 等基片冷却到室温左右，关闭真空泵，开启钟罩，取出样片进行测试。
注意事项 1)预熔镀膜材料时要保证挡板挡在样片上。 2)样片取出前要冷却样片到室温左右。
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为离子镀。
一些金属的蒸发温度
由此表可见大多数金 属的蒸发温度都在 1000度到2000度之间， 而钨、钼的熔点都高 于2000度，因此加热 的金属材料一般都选 钨、钼。
材料化学系
电阻材料的要求∶耐高温、高温下蒸汽压低、不与被蒸发 物发生化学反应、无放气现象和其它污染、合适的电阻率。 所以一般是难熔金属∶W、Mo和Ta等
反之，若膜材料于加热材料不浸润，膜材料 将融为一个液球，成为点蒸发源，如果加热器的形 状不合适液球将从加热器上脱落下来，使蒸镀失败。
蒸镀时要根据膜材料的性质，注意选择加热器的形状。
-不能沉积合金(因不同元素蒸发速率不同)
材料化学系
• ②电子束加热蒸镀
•利用电子束加热可以使钨(熔点3380℃)等高熔点金属熔化。
材料化学系
a:纳米复合功能薄膜：利用纳米粒子所具有的光、
电、磁方面的特异性能，通过复合赋予基体所不具 备的性能，从而获得传统薄膜所没有的功能。
第一章绪论-第二章纳米材料制备
纳米材料化学
➢在纳米材料发展的初期，纳米材料是指纳米颗粒 和由这些颗粒构成的纳米薄膜或固体。现在，广义 地，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳 米尺度范围或由他们作为基本单元构成的材料。如 果按维数来分类，纳米材料的基本单元可以分为三 类：（i）零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度 ，如纳米尺度颗粒、原子团簇等；（ii）一维，指 在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、 纳米管等；（iii）二维，指在三维空间中有一维 处于纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。因 为这些单元往往具有量子性质，所以零维、一维、 二维的基本单元分别又有量子点、量子线和量子阱 之称。
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纳米材料化学
1．适应仓储作业过程的要求，有利于仓储业 务的顺利进行。 （1）单一的物流方向 （2）应尽量减少储存物资在库内的搬运距离， 避免任何迂回运输。 （3）最少的装卸环节 （4）最大程度地利用空间
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纳米材料化学
2．有利于提高仓库的经济效益 (1)货区布局应充分考虑地形、地质条件，因 地制宜 (2)平面布置与竖向布置相适应 (3)货区布局能充分和合理地利用我国目前普 遍使用的门式、桥式起重机等固定设备 3．有利于保证安全生产和阶段(1994年前)人们关注的热点是如何 利用纳米材料已挖掘出来的奇特物理、化学和 力学性能，设计纳米复合材料，通常采用纳米 微粒与纳米微粒复合，纳米微粒与常规块体复 合及发展复合纳米薄膜，国际上通常把这类材 料称为纳米复合材料。这一阶段纳米复合材料 的合成及物性的探索一度成为纳米材料研究的 主导方向。
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纳米材料化学
1.2 纳米材料和技术领域研究的对象
➢纳米科学是研究由尺寸在0.1~100纳米（nm）(1ｎｍ 为十亿分之一米 )之间的物质组成的体系的运动规律 和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学 技术.在纳米体系中，电子波函数的相关长度与体系 的特征尺寸相当，这时电子不能被看成是处于外场中 运动的经典粒子，电子的波动性在输送过程中得到了 充分的展现。这使得纳米材料具有诸多异于体材料的 特殊物理效应，如表面效应、量子尺寸效应、小尺寸 效应等，对纳米材料的光学特性有很大的影响，甚至 使纳米材料产生宏观大块物体不具有的新的物理和化 学性质.
第二章 薄膜制备技术基础
（1）旋转式机械真空泵
• 机械泵：凡是利 用机械运动以获 得真空的泵，因 用油来进行密封 ，所以属于有油 类泵。
• 原理：利用机械 力连续抽气、压 缩排除气体。
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工作过程： 1. 气体从入口进入转子和定子之间 2. 偏轴转子压缩空气并输送到出口 3. 气体在出口累积到一定压强，喷
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Q d (d P)t V V d d tS p P P ( 1 P P 0 )
分离变量，积分得：
P (t)P 0 (P i P 0)ex S V p p t)(
其中： Pi为真空室初始真空度（t=0） P0为真空室极限真空度（t→∞） Pt为真空室某一时刻真空度
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8.气体的吸附与脱附
• 气体吸附：是指固体表面捕获气体分子的现 象。吸附分为物理吸附和化学吸附。
• 物理吸附：主要靠分子间的相互吸引力，易 脱附，只在低温下有效。
• 化学吸附：当气体和固体表面原子间生成化 合物时，所产生的吸附作用。不易脱附，可 发生在高温下。
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9.电子碰撞气体引起的电离
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（2）干式真空泵
第四节.抽真空和抽真空设备
一、 抽真空 是利用各种真空泵将被抽容器中的气体抽出 ，使该空间的压强低于一个大气压的过程。
可有多种方法实现抽真空 真空泵：抽真空的装置
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3.抽真空和抽真空设备
二、真空泵 目前常用的真空泵主要有：旋转式机械真空泵 、油扩散泵、复合分子泵、分子筛吸附泵、钛升华 泵、溅射离子泵和低温泵等。前三种属于气体传输 泵，后四种属于气体捕获泵。 能使压力从一个大气压力开始变小，进行排气 的泵常称为“前级泵”；另一些却只能从较低压力 抽到更低压力，这些真空泵常称为“次级泵”。
纳米TiO2薄膜的低温等离子体制备技术
纳米TiO2薄膜的低温等离子体制备技术陈兆权;刘明海;但敏;唐亮;程莉莉;胡鹏;胡希伟【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2010(22)8【摘要】以四氯化钛为源物质,氩气为载气,氧气为反应气体,利用低温等离子体增强化学气相沉积在硅基表面制备出了TiO2薄膜.使用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪等检测分析表征TiO2薄膜的性能与性质,并探讨了工艺条件如基片材料、沉积时间和基片温度对薄膜性能的影响.结果表明:制备的薄膜表面光滑均匀,结构致密,最小晶粒尺寸约15 nm;薄膜的晶型主要依赖于沉积温度,低于300 ℃沉积的薄膜是无定形的,300 ℃之上沉积的薄膜是锐钛矿结构.【总页数】5页(P1909-1913)【作者】陈兆权;刘明海;但敏;唐亮;程莉莉;胡鹏;胡希伟【作者单位】华中科技大学,电气与电子工程学院,核聚变与电磁新技术教育部重点实验室,武汉,430074;华中科技大学,电气与电子工程学院,核聚变与电磁新技术教育部重点实验室,武汉,430074;华中科技大学,电气与电子工程学院,核聚变与电磁新技术教育部重点实验室,武汉,430074;华中科技大学,电气与电子工程学院,核聚变与电磁新技术教育部重点实验室,武汉,430074;华中科技大学,电气与电子工程学院,核聚变与电磁新技术教育部重点实验室,武汉,430074;华中科技大学,电气与电子工程学院,核聚变与电磁新技术教育部重点实验室,武汉,430074;华中科技大学,电气与电子工程学院,核聚变与电磁新技术教育部重点实验室,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】O484【相关文献】1.纳米TiO2薄膜的制备技术研究进展 [J], 李莉;宋俊密;陈强2.氢微波等离子体对纳米TiO2薄膜光谱响应改性研究 [J], 余红华;熊予莹;陈俊芳;吴先球3.纳米TiO2薄膜的低温烧结制备及表征 [J], 李玉花;肖清泉;陈朝凤;黄东升;程一兵;曾人杰4.纳米TiO2薄膜的低温制备 [J], 王庆辉;靳映霞;朱忠其;张瑾;柳清菊5.纳米TiO2薄膜制备技术研究进展 [J], 陈小兵;成晓玲;余双平;邓淑华;黄慧民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
ZnSe纳米晶薄膜的制备及性能研究
ZnSe纳米晶薄膜的制备及性能研究发布时间：2021-09-06T15:33:00.390Z 来源：《科学与技术》2021年第12期4月作者：赵湘辉[导读] 采用化学浴沉积法在以硫酸锌（ZnSO4·7H2O）和自制的硒代硫酸钠（Na 赵湘辉深圳莱宝高科技股份有限公司，广东深圳 518107摘要：采用化学浴沉积法在以硫酸锌（ZnSO4·7H2O）和自制的硒代硫酸钠（NaSeSO3）作为Zn2+源和Se2-源的化学溶液体系中制备了ZnSe纳米晶薄膜，通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和分光光度计等测试方法，研究了不同的Zn/Se物质的量比对ZnSe 纳米晶薄膜的表面形貌、晶体结构、光学透过率和禁带宽度等物理和光学特性的影响。
结果表明，反应液中Zn/Se物质的量比对ZnSe纳米晶颗粒尺寸及致密性影响较大，当nZn/nSe=1:4时制备的ZnSe薄膜有较好的致密性和均匀性。
不同Zn/Se物质的量比条件下均制备出(111)取向的立方晶型ZnSe纳米晶薄膜，光学禁带宽度为3.05-3.13eV。
当nZn/nSe≤1:4时制备的ZnSe薄膜在450-800?nm波段透过率达75%以上。
?关键词： ZnSe薄膜；化学水浴法；Zn/Se物质的量比；光学特性1引言硒化锌（ZnSe）纳米晶薄膜属于n型Ⅱ-Ⅵ族化合物直接带隙半导体材料，室温下禁带宽度为2.7eV，由于具有优良的光电性能使其广泛应用于太阳能光伏电池、发光二极管、光电探测器和非线性集成光学器件等领域[1-4]。
目前业内重点研究ZnSe薄膜在CIGS薄膜太阳能电池中的应用，目前主流的CIGS薄膜太阳能电池缓冲层材料为CdS薄膜，相比ZnSe（禁带宽度2.7?eV）[5]，CdS的能带宽度只有2.42?eV不利于CIGS吸收层的短波吸收，而且CdS中含Cd元素是高毒性的重金属，对环境不友好。
ZnSe缓冲层更优的短波吸收及无Cd绿色的优势，成为目前替换CdS作为CIGS薄膜太阳能电池的缓冲层材料最有竞争力的材料。
纳米薄膜制备及性能共84页PPT
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
拉ห้องสมุดไป่ตู้
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
第二章薄膜的化学制备方法1
化学成膜技术
化学气相沉积(CVD)
1. 化学气相沉积: 沉积过程中发生化学反应，薄膜与原料的 化合状态不一样。
2. 代表性技术：低压CVD(LPCVD), 常压CVD(APCVD), 等 离子体增强CVD (PECVD);金属有机源CVD(MOCVD)
常用
广泛用于制备化合物半导体薄膜。
第二章 薄膜的化学制备方法（1）
薄膜材料与薄膜技术
（4）气态化合物分解制备金属薄膜 Pt(CO)2Cl2 600℃ Pt + 2CO + Cl2 Ni(CO)4 140-240℃ Ni + 4CO
TiI 2 (g) Ti(s) 2I (g)
（4）氧化反应制备Al2O3
Al(CH 3 )6 + 12O 2 450℃ Al2O 3 + 9H 2O + 6CO 2 常用
第二章 薄膜的化学制备方法（1）
薄膜材料与薄膜技术
一、薄膜的热生长
原理 在充气条件下，通过对基片加热，使气体与基片发生
化学反应，生长薄膜。加热方法可以是常规热处理，也可是 快速热处理。化学反应可以是氧化、氮化、碳化等多种反应。 热生长的薄膜以氧化膜为主，特别是对硅的热生长有充分的 研究。
M-C键能小于C-C键，广泛用于沉积金属和氧化物薄膜。
金属有机化合物的分解温度非常低，扩大了基片选择范围 以及避免了基片变形问题。
（3）氢化物和金属有机化合物分解合成制备GaAs
Ga(CH 3 )3 + AsH 3 630 675℃ GaAs + 3CH 4
Cd(CH3 )2 + H2S 475℃ CdS + 2CH4
纳米 材料第二章 纳米材料与技术
光加热法对金属和合金进行蒸发制备纳米粉效率较低。
激光——感应复合加热技术
工作原理：
特点：材料对激光的吸收率随温度升高而增大；而且激光
功率越大，吸收率越大。
影响激光－感应复合加热技术纳米颗粒尺寸大小和分 布的因素（以固体火箭推进剂纳米铝粉为例）
原料：纯度为99.99%的工业铝块。
②蒸发原料的蒸发温度高于发热体的软化温度。
➢目前使用这一方法主要是进行Ag、Al、Cu、
Au等低熔点金属的蒸发。
6.2.1.2 激光加热法
➢工作原理：激光能在10-8秒内对任何金属都能产生高
密度蒸气，能产生一种定向的高速蒸气流。
优点：
（1）加热源可以放在系统之外， 不受蒸发室的影响；
（2）高熔点金属和陶瓷均可用它 进行熔融和蒸发。
2、(如图) 惰性气体压力的增加，粒子变大。
3、大原子质量的惰性气体将导致大粒子。（碰 撞机会增多，冷却速度加快）。
因此，纳米粉体粒径的控制： [1]可通过调节惰性气体压力，温度，原子量； [2]蒸发物质的分压即蒸发温度或速率等来控制
纳米粒子的大小；
6.2.1.1 电阻加热法
整个过程是在超高真空室内（0.1Pa以上的真空度）进行。 然后充入低压(约2KPa)的纯净惰性气体(He或Ar，纯度为 99.9996％)。
以纳米铁粉为例，冷态总压81.06kPa，氢氩比1：3，等离 子自由弧轴心线温度在5000～6500K之间，该温度范围内氢的 Kp =45，经计算α＝99.12%。所以： 等离子弧高温区氢离解率接近100%，氢气分子完全离解为 活性氢原子，大量能量被氢分子吸收；
氢在8000K以上才开始明显电离，所以氢进一步电离为氢离 子的程度很小。