纳米薄膜材料的制备研究进展2300字
纳米半导体薄膜的制备及其物理性质研究

纳米半导体薄膜的制备及其物理性质研究随着科技的不断进步,纳米材料的研究成为当今世界的热点之一。
在众多的纳米材料中,纳米半导体薄膜因其在光电子和微电子领域具有广泛应用而备受关注。
本文将对纳米半导体薄膜的制备及其物理性质研究进行深入探讨。
一、纳米半导体薄膜制备技术纳米半导体薄膜制备主要有物理法、化学法和生物制备法三种方法。
1.物理法物理法制备纳米半导体薄膜主要包括物理气相沉积、物理溅射和原子层沉积等方法。
其中,物理气相沉积是利用反应气体中的化学物质在扩散作用的控制下在半导体晶片上化学反应,形成单层或多层纳米半导体薄膜。
物理溅射是利用高速电子束或者离子束轰击半导体晶片,在表面形成纳米半导体薄膜。
原子层沉积是在真空中注入反应气体,并且通过控制气体压强和挥发度来形成单层或多层半导体晶片,这种方法制备出的薄膜质量非常高。
2.化学法化学法制备纳米半导体薄膜的方法主要包括化学物质减少法、气-液界面生长法、自组装法和溶胶-凝胶法等,这些方法的特点是能制备出成分比较复杂的纳米半导体材料,例如CdTe纳米晶等。
3.生物制备法生物制备法中的生物合成和蛋白质分子辅助制备, 是一种绿色、环保的纳米材料制备方法。
这些纳米半导体薄膜主要是通过微生物和植物的代谢作用和细胞质反应进行制备得到的。
二、纳米半导体薄膜的物理性质研究纳米半导体薄膜在尺寸变小的过程中,容易出现量子尺寸效应,以及不同介面的作用导致了其电子结构的改变。
有关其物理性质的研究主要包括以下几个方面。
1.电学性质纳米半导体薄膜的电学性质是由其晶体结构和纳米尺寸共同决定的。
当其尺寸发生变化时,能级分布和能量带隙会发生变化,这种变化直接影响到纳米半导体的电学性能。
纳米半导体薄膜的导电性和电阻率也受控于其表面积、缺陷、配位数和界面的影响。
2.光学性质纳米半导体薄膜的尺寸和形状对其光学性质有着显著的影响。
较小的尺寸使得量子效应显现,并且使其能量带隙变成明显。
纳米半导体薄膜的荧光光谱和吸收谱存在着多峰、宽波带、非均相性和具有频移器等现象是研究的焦点之一。
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。
纳米光学薄膜的制备及其应用研究

纳米光学薄膜的制备及其应用研究简介近年来,纳米科技在许多领域里都有着广泛的应用。
在光学方面,纳米技术的应用已经成为了一个新兴的研究领域,纳米光学薄膜就是其中的一个典型例子。
纳米光学薄膜是利用纳米技术制备出来的一种高灵敏度的薄膜,其应用领域包括了传感、生物医学、能源、信息技术等多个方面。
本文将对纳米光学薄膜的制备及应用进行详细探讨。
制备方法纳米光学薄膜的制备需要先从物质的基本结构开始研究。
纳米材料因为其粒径处于纳米级别,表面积巨大,因此其性质与宏观材料存在着巨大的不同。
在纳米光学薄膜的制备中,需要选择合适的材料以及合适的制备方法。
目前,纳米光学薄膜的制备方法主要包括化学气相沉积、溅射法、离子束抛射法、光化学还原法、自组装法等多个方面。
化学气相沉积是一种通过化学反应产生的气体反应生成薄膜技术,主要用于制备金属、半导体等材料的薄膜;溅射法是一种比较常用的制备方法,可以制备出良好的成膜质量,适用于制备单层或多层薄膜;离子束抛射法是一种高能离子束轰击靶材,使靶材溅射制备薄膜的技术;光化学还原法则是利用光化学反应的原理,在无机、有机表面上生成具有规律性的自组装膜,其优点在于制备膜质量高且具有很好的光学性质;自组装法是一种将分子自动组装到所需的结构上的方法,制备的薄膜具有理想的物理性质、化学性质以及光学性质。
应用研究纳米光学薄膜在传感领域应用广泛。
利用其高灵敏度的优势,纳米光学薄膜可以被应用于制备高灵敏度传感器。
光学传感器是利用光学信号转换来进行信息的检测,其具有很好的检测灵敏度,可以满足许多生物诊断、农业检测、环境检测等领域的需求。
同时,利用纳米光学薄膜制备的光学传感器具有较高的表面积和灵敏度,可以用于监测有机分子、电化学物质、气体等物质。
在生物医学领域,纳米光学薄膜也有许多的应用。
纳米光学薄膜可以制备出高灵敏度的生物传感器,仅需极少的生物样品即可检测病原体。
另外,纳米光学薄膜还可以利用光热效应进行癌细胞的热疗,具有较好的治疗效果,且对于周围正常细胞不存在明显的损伤。
纳米晶薄膜材料的制备及其光电性能研究

纳米晶薄膜材料的制备及其光电性能研究一、引言近年来,纳米材料技术得到了广泛的发展和应用。
其中,纳米晶薄膜材料作为一种新型材料,因其优异的光电性能,在太阳能电池、光电器件、显示器件等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍纳米晶薄膜材料的制备方法和光电性能研究进展。
二、纳米晶薄膜材料的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种基于溶胶-凝胶化过程的制备方法。
首先通过化学反应得到适当的溶胶,然后通过调节pH值和溶液浓度,使得溶胶凝胶化。
最后通过高温烧结等处理,制备出纳米晶薄膜材料。
2. 磁控溅射法磁控溅射法是一种基于物理气相沉积原理的制备方法。
通过放置在真空室中的目标电极板,利用高能粒子轰击目标表面,使得原子或离子从目标表面剥离。
这些原子或离子在真空室中形成一束来到另一靶板表面,沉积出薄膜材料。
3. 水热法水热法是一种基于水热反应原理的制备方法。
通过高温高压环境下将适当的化学物质加入水中,形成水热反应。
通过不同的反应条件可以制备出具有不同晶体结构和粒径的纳米晶薄膜材料。
4. 气相沉积法气相沉积法是一种基于化学气相沉积原理的制备方法。
通过将金属有机气体或者金属无机气体在高温环境中分解成金属气体,然后将其沉积在基片表面形成薄膜材料。
三、纳米晶薄膜材料的光电性能研究1. 光学性能随着晶粒大小的减小,纳米晶薄膜材料的光学性能会发生变化。
例如,纳米晶薄膜材料对于波长小于晶体尺寸的光线,会产生反射和吸收现象,同时当纳米晶尺寸减小到一定程度时会出现光学量子限制现象,这时光电转换效率会得到提升。
2. 电学性能纳米晶薄膜材料的电学性能主要包括电导率和介电常数等。
由于晶粒的减小和界面的增加,纳米晶薄膜材料的电导率会增加,同时电容器的介电常数也会增加。
3. 热学性能纳米晶薄膜材料的热学性能与传统材料相比也存在较大的差异。
一方面,由于晶粒的减小,纳米晶薄膜材料的热传递速度会变得更快,另一方面,由于晶界的存在,纳米晶薄膜材料也存在着热阻抗效应,因此热导率会变得更低。
纳米薄膜材料的制备技术及其应用研究_崔传文

纳米薄膜分为致密膜与颗粒膜。 致密膜指膜层致密,但 晶粒尺寸为纳米级的薄膜; 颗粒薄膜是纳米颗粒粘在一起, 中间有极为细小间隙的薄膜。 纳米膜技术将逐步渗透到科学 技术的各个领域,在很大程度上改变人们的生产观念。 纳米 技术将影响的几个领域: 2.1 照明系统
在照明中用于制造发光二极管的半导体将逐渐在纳米尺 寸范围内制作, 在纳米尺度上制作的发光二极管的效率现在 已经可以与白炽光源不相上下,因为小巧精致、耐用和低发热 等方面,将很快在航空、汽车照明、普通照明中获得广泛应用。 2.2 医学和生物领域
按照摩尔定律,集成电 路(IC)的 集 成 度 每 年 增 长 4 倍 ,特 征尺寸每年缩小 姨 2 倍。 到 2012 年时, 据估计,以硅、锗等材 料为主要加工材料的 CMOS 电路的图形尺寸将达到 30nm 或 更小。 一旦达到这一尺寸以后,来自器件本身的一系列物理 限制和制备技术的迅速提高将成为新的研究课题。 从一定程 度来讲,这有可能是当代社会硅锗等半导体材料的微电子技 术的— ——“极限”。 能否克服并 且 超 越 这 一 “极 限 ”,纳 米 级 的 薄膜制备技术的研究情况就显得非常的重要 [2-3]。 本文着重介 绍最近年来几种主要的纳米薄膜制备技术,并分析这些技术 各自的优缺点,同时简要介绍了功能材料、纳米薄膜材料在 轻工以及生物医学等方面的应用前景和现状。
【Key words】Nano-scale thin film; Application; Microstructure
0 引言
纳米科技是微电子器件发展的小型化趋势而引起人们 关注,因为纳米电子器件的尺寸为纳米级,集成度提高很大, 同时还具备电子器件结构简单、成本较低、可靠性强等优点, 被发达国家和国际大公司所关注[1]。 因此,世界上很多国家都 高度重视并看好纳米材料科学的发展研究。
纳米薄膜材料的研究进展

汇报人:
目录
纳米薄膜材料的分类
01
纳米薄膜材料的制备 方法
02
纳米薄膜材料的性能 及应用
03
纳米薄膜材料的研究 挑战与展望
04
纳米薄膜材料的 分类
金属薄膜
金属薄膜的分 类:包括金、 银、铜、铝等
金属薄膜的制备 方法:包括真空 蒸发、磁控溅射、 离子镀等
金属薄膜的应用: 包括电子设备、 太阳能电池、传 感器等
金属薄膜的研究 进展:包括新型 金属薄膜材料的 开发、制备技术 的改进等
01
0 2
03
04
氧化物薄膜
定义:由氧化物组成的薄膜材料 特点:具有良好的绝缘性和化学稳定性 应用:广泛应用于电子、光学、磁性等领域 制备方法:主要有化学气相沉积、物理气相沉积、溶液浸渍等
氮化物薄膜
01
氮化硅薄膜:具有高硬度、耐磨损、 耐高温等优良性能
缺点:薄膜厚度不 均匀,易产生气泡
和针孔
优点:操作简单, 成本低,可大规模
生产
应用:主要用于电 子、光学、磁性等
领域
纳米薄膜材料的 性能及应用
力学性能
强度:纳米薄膜材料的强度非常高,可以承受很大的载荷 硬度:纳米薄膜材料的硬度也非常高,可以抵抗磨损和划伤 韧性:纳米薄膜材料的韧性非常好,可以承受很大的变形而不断裂 弹性:纳米薄膜材料的弹性非常好,可以快速恢复原状
控释放。
纳米薄膜材料的 研究挑战与展望
实验技术挑战
纳米薄膜材料 的制备技术
纳米薄膜材料 的应用技术
纳米薄膜材料 的表征技术
纳米薄膜材料的 稳定性和可靠性
问题
理论模型建立
理论模型建立的难点:纳米 薄膜材料的复杂性和多样性
纳米复合薄膜的制备与应用研究
纳米复合薄膜的制备与应用研究随着纳米技术的迅猛发展,纳米复合材料作为一种具有巨大潜力的新型材料,在各个领域展现出了广阔的应用前景。
纳米复合薄膜作为纳米复合材料的重要研究方向之一,具有许多优越性能,如高强度、高导电性、高稳定性等,因此在能源存储、传感器、光电器件等领域得到了广泛的研究和应用。
纳米复合薄膜的制备是纳米技术的核心之一。
目前,有许多方法可以制备纳米复合薄膜,如溶液法、气相沉积法、物理气相沉积法等。
其中,溶液法制备纳米复合薄膜是一种简单、低成本的方法。
该方法通过将纳米粒子与溶剂进行混合,并加入适量的添加剂,如表面活性剂、稳定剂等,形成纳米复合分散液。
然后,通过将该分散液涂覆到基底上,并进行适当的热处理,形成所需的纳米复合薄膜。
纳米复合薄膜在能源存储领域有着广泛的应用。
例如,在锂离子电池领域,纳米复合薄膜可以作为电池的隔膜,有效地防止正负极材料的直接接触,提高电池的循环性能和安全性。
此外,纳米复合薄膜还可以作为超级电容器的电极材料,具有较高的电容量和充放电速度,为能量储存提供更好的方案。
除了能源存储领域,纳米复合薄膜还在传感器领域展现出了巨大的潜力。
纳米复合薄膜可以作为传感器的敏感层,用于检测环境中的某种特定物质。
例如,纳米复合薄膜可以用于制备气体传感器,通过纳米复合材料对目标气体的选择性吸附和反应,实现对目标气体的高灵敏度检测。
此外,纳米复合薄膜还可以用于制备生物传感器,用于检测生物样品中的微量分子,具有极高的检测灵敏度和选择性。
光电器件也是纳米复合薄膜的重要应用领域之一。
纳米复合薄膜可以用于制备太阳能电池、光电传感器等器件,具有光吸收能力强、电荷传输效率高等特点。
例如,纳米复合薄膜可以用于制备柔性太阳能电池,通过将纳米粒子和聚合物复合材料混合制备光吸收层,可以实现柔性、轻薄的太阳能电池,并具有较高的光电转化效率。
纳米复合薄膜的制备与应用研究是一个新兴而有挑战性的领域。
虽然已经取得了一些进展,但仍面临许多挑战。
纳米NiO薄膜制备与应用的研究进展
薄膜的制备; 通过控制电位( 或电流) 及溶液组成等因素可以控 制薄膜的组成; 通过控制沉积时的电量可以控制薄膜厚度及表
面形貌; 不需要高真空、 高温, 不需要使用危险气体, 方法简便安 全 电化学沉积制备 N 氧化物薄膜包括碱液电解法和阴极电解 i
用溶胶 凝胶法制备薄膜的突出优点是 方法简便, 不需昂 贵的设备仪器和特殊的工艺条件, 制膜成本较低, 薄膜物质化学
计量比易于控制, 成分纯度高, 便丁工业化生产 。 它又分为2 : 种
汞电极分别为对电极和参比电极, 选用 S0导电玻璃或 N , n i A , uP 等金属片为基片, t 电流密度为LAc '电解约4 n. / , m m m然 后在一定温度下将基片热处理即可得到纳米NO薄膜。 i 电解沉 积到基片上的薄膜的成分主要为 a i H z沉积速率随电流 - ( ), NO 密度的增大和N ( O , i ) N 浓度的减小而增大, 薄膜表面也逐渐由 平整致密结构变为多孔结构, 因此可以通过调节电流密度和电 解液浓度来改变薄膜表面形貌.50 20 C缎烧l 则薄膜成分主要 h
实现快速蒸发; 采用激光加热则可以燕发高熔点材料, 也可以实
现快速蒸发. 不论采用哪一种热源进行蒸发, 相对于一般的溅射 法而言, 热蒸发法沉积速率较快, 所制得的薄膜密度低, 呈多孔
结构, 这是该法的主要特点
() sut i ) 2 残封(pt r g 法 en
但又有各自的特征。
() 1热蒸发法
以及在此3 方面应用的最新研究进展
I 纳米NO薄膜的制备方法 i
1 气相沉积法 门
气相沉积法是目前制备纳米NO薄膜极为常用的一类重 i 要方法, 可分为物理气相沉积(V ) P D 和化学气相沉积(V ) CD 两者的根本这别在于蒸发材料不同以及沉积过程是否发生化学 反应,V P D法是以NO为原料, i 沉积过程没有化学反应发生; C D法多以金属N 或N 的金属有机化合物为原料, V t i 沉积过程 中会发生诸如氧化、 还原、 水解、 歧化、 聚合等化学反应。 同为气
纳米薄膜小论文
纳米薄膜小论文第一篇:纳米薄膜小论文纳米技术在薄膜中的应用与发展摘要:近年来纳米技术的发展研究是一个热烈的话题,受到了广泛的关注。
而纳米薄膜材料是一种新型材料,由于其特殊的结构特点,时期作为功能材料和结构材料都具有良好的发展前景。
本文简单介绍了纳米薄膜材料的性能、制备方法,应用领域等几个方面,为初步认识和了解纳米薄膜材料有推动作用。
关键字:纳米技术,薄膜,材料纳米技术在今天已经不是个陌生的话题,所谓纳米技术,是指在0.1~100纳米的尺度里,研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项技术。
这是21世纪最有竞争力的技术之一。
科学家们在研究微观粒子结构与性能过程中,发现在纳米尺度下的原子或分子,可以表现出许多新的特性,而利用这些特性制造具有特定功能的设备与仪器,能够在改善人们的日常生活中起到相当显著的作用。
纳米技术是一门交叉性很强的综合学科,研究的内容涉及现代科技的广阔领域。
而我所研究的是纳米技术在薄膜中的部分应用与其今后发展。
新型薄膜材料对当代高新技术起着重要的作用,是国际上科学技术研究的热门学科之一。
1.纳米薄膜材料概述纳米薄膜是一类具有广泛应用前景的新材料, 按用途可以分为两大类,即纳米功能薄膜和纳米结构薄膜。
前者主要是利用纳米粒子所具有的光、电、磁方面的特性,通过复合使新材料具有基体所不具备的特殊功能。
后者主要是通过纳米粒子复合, 提高材料在机械方面的性能。
由于纳米粒子的组成、性能、工艺条件等参量的变化都对薄膜的特性有显著影响, 因此可以在较多自由度的情况人为地控制纳米复合薄膜的特性, 获得满足需要的材料。
纳米多层膜指由一种或几种金属或合金交替沉积而形成的组分或结构交替变化的合金薄膜材料, 且各层金属或合金厚度均为纳米级, 它也属于纳米薄膜材料。
多层膜的主要参数为调制波长,指的是多层膜中相邻两层金属或合金的厚度之和。
当调制波长比各层薄膜单晶的晶格常数大几倍或更大时,可称这种多层膜结构为超晶格薄膜。
纳米薄膜材料的制备研究进展
的 纳 米材 料 附着 力 大 。
2 低能团簇束沉积法 . 2 同 的热性质 。西 德的H G e e对纳米 固体 的制备 、结构和性 l tr i 低能 团簇 束沉积方 法制备 纳米薄膜时 , 将所沉积材料 先 能进行了细致地研究。8 年代末 ,有人利用粒度为 1 l n 激 发成原子状态 ,然后 以A 、H 作 为载气使之形成团簇 ,同 O ~ 5 m的 r e 超微颗粒制造 了纳米级 固体材 料 。随着 技术水平 的不断提高 时采用 电子束使 团簇离 子化 ,利用 质谱仪 进行 分离 ,从而控 和分析测试技术 手段 的不断进 步 ,人类 逐渐研制 出了纳米碳 制 一定质量 、一 定能量 的团簇沉积 而形成薄膜 。在这种条件 管 、纳米颗粒 ,纳米 晶体 ,纳 米薄膜等新 材料 ,这 些纳米材 下 沉积的团簇在 撞击表 面时并不破 碎 ,而是近 乎随机分布 ; 料有一般 的晶体和非晶体材料不具备 的优 良特性。 当团簇的平均尺 寸足够 大 ,其扩展 能力受 到限制 ,沉积薄膜 的纳米结构对 团簇尺寸具有很好 的记忆特性。
1纳米薄膜的分类 .
1 按结构分类 . 1
结 论
纳米薄膜是 指二维 的纳 米固体 , 米薄膜具 有纳米结构 纳 我国 已建立 了多种物理 和化学方 法制备纳米 材料 ,研制 的特殊性 质 ,目前可 以分 为两 类 :() 1 纳米粒子组 成的薄膜 ; 了气 体蒸发 、磁控 溅射等多 台制备纳 米材料 的装置 ;发展了
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纳米薄膜材料的制备研究进展2300字
摘要:纳米薄膜材料是一种新型材料,由于其特殊的结构特点,使其作为功能材料和结构材料都具有良好的发展前景。
本文综述了近几年来国内外对纳米薄膜材料研究的最新进展,包括对该类材料的分类和制备方法。
文章最后对纳米薄膜材料的应用进行了展望。
关键词:纳米薄膜;薄膜分类;薄膜制备
纳米材料由于其表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,从而使之具有各种奇异的力、电、光、磁、热效应以及化学活性。
纳米材料是当今新材料领域中最富活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象,也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的组成部分。
人类有意识的开展纳米材料的研究开始于大约50年代,西德的Kanzig观察到了BaTiO3中的极性微区,尺寸在10—100纳米之间。
苏联的G A Stoolemkv假设复合钙钛矿铁电体中的介电弥散是由于存在Kanzig微区导致成分布不均匀引起的。
60年代日本的Ryogo Kubo,运用金属超微粒子理论,发现由于金属粒子的电子能级不连续,在低温下,即当费米能级附近的平均能级间隔δ>kT时,金属粒子显示出与块状物质不同的热性质。
西德的H Gleiter对纳米固体的制备、结构和性能进行了细致地研究。
80年代末,有人利用粒度为1~15nm的超微颗粒制造了纳米级固体材料。
随着技术水平的不断提高和分析测试技术手段的不断进步,人类逐渐研制出了纳米碳管、纳米颗粒,纳米晶体,纳米薄膜等新材料,这些纳米材料有一般的晶体和非晶体材料不具备的优良特性。
1纳米薄膜的分类 1.1按结构分类纳米薄膜是指二维的纳米固体,纳米薄膜具有纳米结构的特殊性质,目前可以分为两类:(1)纳米粒子组成的薄膜;(2)纳米微粒间有较多的孔隙、无序原子或其他材料的薄膜,如纳米微粒镶嵌在另一种基体材料中的颗粒膜就属于此类。
1.2按功能分类纳米薄膜是一类具有广泛应用前景的新材料,接用途可以分为两大类.即纳米功能薄膜和纳米结构薄膜。
前者主要是利用纳米粒子所具有的光、电、磁方面的特性,通过复合使新材料具有基体所不具备的特殊功能。
镶嵌有原子团的功能薄膜会在基质中呈现出调制掺杂效应,这类集成器件具有惊人的信息处理能力;纳米磁性多层膜具有典型的周期性调制结构,导致磁性材料的饱和磁化强度的减小或增强。
对这些问题的系统研究具有重要的理论和应用意义。
2纳米薄膜的制备方法纳米薄膜有多种制备方法,主要可分为物理方法和化学方法两大类。
其中经常使用的物理方法包括粒子束溅射沉积、磁控溅射沉积,以及新近出现的低能团簇束沉积法;化学方法包括化学气相沉积(MOCVD)法、电沉积法、溶胶一凝胶法等。
2.1离子束溅射沉积使用这种方法制备纳米薄膜是在多功能离子束辅助沉积装置上完成。
它由离子源、离子引出极和沉积室三大部分组成,在高真空或超高真空中溅射镀膜法。
利用直流或高频电场使惰性气体(通常为氩)发生电离,产生辉光放电等离子体,电离产生的正离子和电子高速轰击靶材,使靶材上的原子或分子溅射出来,然后沉积到基板上形成薄膜。
在其离子源内由惰性气体产生的离子具有较高的能量(通常为几百~几千eV),可以通过一套电气系统来控制离子束的性能,从而改变离子轰击靶材料产生不同的溅射效应,使靶材料的沉积到基片上形成纳米材料。
离子溅射工作原理图如图1
所示。
溅射法中的靶材无相变,化合物的成分不易发生变化又由于溅射沉积到基片上的粒子能量比蒸发沉积高出几十倍,所形成的纳米材料附着力大。
2.2低能团簇束沉积法低能团簇束沉积方法制备纳米薄膜时,先将所沉积材料激发成原子状态,然后以Ar、He作为载气使之形成团簇,同时采用电子束使团簇离子化,利用质谱仪进行分离,从而控制一定质量、一定能量的团簇沉积而形成薄膜。
在这种条件下沉积的团簇在撞击表面时并不破碎,而是近乎随机分布;当团簇的平均尺寸足够大,其扩展能力受到限制,沉积薄膜的纳米结构对团簇尺寸具有很好的记忆特性。
结论我国已建立了多种物理和化学方法制备纳米材料,研制了气体蒸发、磁控溅射等多台制备纳米材料的装置;发展了化学共沉淀、溶胶、凝胶、微乳液水热、非水溶剂合成和超临界液相合成制备包括金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物、离子晶体和半导体等多种纳米材料的方法,做到纳米微粒的尺寸可控;研制成了性能优良的多种纳米薄膜和块材。
近年来,建立和发展了制备纳米结构组装体系的多种方法,特别是自组装与分子自组装、模板合成、外延生长等也积累了丰富的经验,已成功地制备出多种准一维纳米材料和纳米组装体系。
这些方法为进一步研究纳米结构和准一维纳米材料的物性,推进它们在纳米结构器件的应用奠定了良好的基础。
可以预言,随着纳米科学技术的飞速发展,会有越来越多的新型纳米材料得到广泛的应用,引发有关产业发生巨大的变革。
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