光电功能材料课程-13-18.ppt

薄膜功能材料 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 制备方法简介 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 主要功能薄膜材料 影响因素 影响因素 LB膜 LB膜技术 LB膜成膜原理 LB膜的结构类型及淀积方法 LB膜技术的特点 Langmuir-Blodgett 薄膜 LB膜发展历史 LB膜技术 LB膜是指将含有亲水基和疏水基的两性分子在水面上形成的一个分子层厚度的膜（即单分子膜）以一定的方式累积到基板上的技术，累积于基板上的膜称为LB膜。其制膜过程是先将成膜的双亲性分子溶于挥发性的溶剂中，滴在水面上，即可形成成膜分子的单分子层，然后施加一定的压力，并依靠成膜分子本身的自组织能力，得到高度有序、紧密排列的分子，最后把它转移到基片表面 LB膜槽示意图 典型的LB膜材料及有序单分子层的形成 LB成膜材料必须具有双亲基团（也称作两性基团），即亲水基团和疏水基团，而且亲水基团和疏水基团的比例应比较合适。一方面，分子应该具有与水有一定亲合力的亲水端，另一方面，分子应该同时具有足够长的疏水端，使分子能都在水面上铺展而不溶解。 如果作为分子的整体亲水性强，则分子就会溶于水，如果疏水性强，则会分离成相。 正是这种既亲水又疏水的特殊的LB膜材料，才能够保持“两亲媒体平衡”状态，它可以在适当的条件下铺开在液面上形成稳定的单分子膜，而又不凝聚成单独的相，从而可以直接淀积于基板上形成LB膜。可见亲水基和疏水基的具备对于LB膜的形成具有重要意义。 *相：系统中具有相同化学属性和物理特性的一种状态。 先将两性成膜材料溶解到诸如氯仿等有机溶剂中，再将其滴注到亚相液面上，待亚相液面上的溶剂挥发后，具有双亲基团的分子便留在液面上。 亲水与疏水共同作用的结果是：在液面上形成单分子层，亲水基团位于靠近水的一侧，而疏水基团则位于空气的一侧 当用挡板对亚相液面上的单分子层进行压缩时，由于亲水基团和疏水基团的作用，就使得分子一个个整齐地“站立”于亚相表面上，从而形成了整齐有序密集排列的单分子层 （1）垂直提拉法 利用适当的机械装置，将固体（如玻璃载片）垂直插入水面，上下移动，单分子膜就会附在载片上而形成一层或多层膜。 （2）水平附着法 在拉膜前，首先将固体载片上涂敷一层硬脂酸，然后将其水平接触液面上的单分子层膜（如图所示）。同时将挡板置于固体载片两侧，提拉固体载片。重复此过程，就可形成X型LB膜。它可以很好地保留分子在液面上的凝聚态和取向。 LB膜技术的优点 （1）膜厚为分子级水平（纳米数量级），具有特殊的物理化学性质； （2）可以制备单分子膜，也可以逐层累积，形成多层LB膜或超晶格结构，组装方式任意选择； （3）可以人为选择不同的高分子材料，累积不同的分子层，使之具有多种功能； （4）成膜可在常温常压下进行，不受时间限制，所需能量小，基本不破坏成膜材料的高分子结构； （5）LB膜技术在控制膜层厚度及均匀性方面远比常规制膜技术优越； （6）可有效地利用LB膜分子自身的组织能力，形成新的化合物； LB膜结构容易测定，易于获得分子水平上的结构与性能之间的关系。 LB膜技术的缺点 （1）由于LB膜淀积在基片上时的附着力是依靠分子间作用力，属于物理键力，因此膜的机械性能较差； （2）要获得排列整齐而且有序的LB膜，必须使材料含有两性基团，这在一定程度上给LB成膜材料的设计带来困难； （3）制膜过程中需要使用氯仿等有毒的有机溶剂，这对人体健康和环境具有很大的危害性； (4)制膜设备昂贵，制膜技术要求很高。 LB膜材料基本要求 表面分子自组装研究及应用 SA（self assembly)膜 自组装定义 自组装膜主要特点 单分子自组装膜简介 硅烷衍生物的SA多层膜 具有非线性光学特性的无中心对称的SA膜 静电力自组装沉积多层膜 自组装膜主要特点 自组装膜是自组装技术研究中最先研究也是最可能在电子器件中得到实际应用的体系，是具有一定功能特性的分子通过化学键作用自发吸附在固/液或气/固界面而形成的热力学稳定和能量较低的有序膜。 其主要特点为：(1) 原位自发形成；(2) 热