单片光电集成器件及材料基础研究项目综合论证报告.ppt

讲座 图1两位LB膜研究先驱者的照片 1966年英国科学家G. L. Gaines Jr在其一部著作中，对单层和多层分子膜作了极好的描写；60年代，德国科学家H．Kuhn首先意识到运用LB膜技术实现分子功能的组装并构成分子的有序系统，他率先在LB膜中引入染料分子进行光谱研究，并开展了单分子膜组装功能LB膜和能量转移体系的研究，从此揭开再次研究LB膜热潮的序幕。 1932年Langmuir由于他出色工作而被授予诺贝尔奖，这是与单分子层有关的第一个诺贝尔奖。 LB膜成膜过程 先将成膜的双亲性分子溶于挥发性的溶剂中，滴在水面上，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 。 小结 什么是LB膜？ 什么是SA膜？ SA技术在1946年最先由Bigelow等人进行了描述，其合作者Zisman在1964年阐明了自组装的成膜原理。Sagiv在1980年首次报道了自组装单分子膜，在固体基片表面组装氧硅烷，从此将自组装膜技术作为一种专门的成膜技术进行研究。早期有关自组装膜的报道主要集中于单分子膜的自组装，且组装分子与基底多是通过共价键连接。硅烷在硅表面、硫醇在金表面的自组装单分子膜是研究最多的体系。 下图为SA单分子膜的成膜示意图：溶液中组装分子的反应基与基片表面发生连续的化学反应，在基片表面形成化学键连接的、取向紧密排列的、有序排列的单层膜。 单分子SA膜的组装示意图 3、单分子自组装膜简介 4、硅烷衍生物的SA多层膜 Tillman等人首先制备了硅烷MTST(methyl-23-(trichlorosilyl)tricosano的多层膜。 他们首先在硅片上自组装一层端基为酯基的硅烷单分子膜，随后将酯基还原为醇，表面又转化为羟基，从而又可在其上吸附组装一层硅烷单分子膜。 重复以上过程就可得到硅烷的多层膜。 5、具有非线性光学特性的无中心对称的SA膜 方 法 与 前 类 似 将离子化的基片交替浸入带有相反电荷的聚电解质溶液中，静置一段时间，取出，冲洗干净，循环以上过程，则得到多层膜体系。改变聚合物的浓度、离子强度，可在纳米尺度内剪裁膜的厚度及结构。 6、静电力自组装沉积多层膜 功能分子离子化的几种主要途径 ?直接引入离子基团； 纳米微粒表面用带电荷的小分子处理； 采用离子化的前驱物, 成膜后再经适当处理得到目的产物。 三、超薄膜应用举例 1、聚苯胺/聚苯乙烯磺酸 SA 膜的制备及表征 2、聚苯胺基 LB 膜的制备及气敏特性的研究 3、酞菁铜 LB 膜的制备及特性研究 1、聚苯胺/聚苯乙烯磺酸 SA 膜的制备及表征 制备方法 自组装过程的 UV/Vis表征及分析 将表面阳离子化的基片首先浸入1%聚苯乙烯磺酸（PSSA）的水溶液中10 分钟，取出后用去离子水冲洗约30秒，然后用氮气吹干；再将此基片浸入到 聚苯胺（PAN）的溶液中10分钟，取出后用N，N-二甲基甲酰胺冲洗干净，再 用氮气吹干；将其浸入到PSSA的溶液中30分钟，用去离子水冲洗干净，吹 干。重复以上过程，即得到PAN/PSSA的自组装多层膜。 制备方法 自组装过程的UV-Vis表征及分析 （1）不同浓度聚苯胺（ PAN ）溶液组装得 到的单层膜UV/Vis图谱 （2）PAN自组装单层膜在 PASS 溶液中处理 不同时间的UV/Vis图谱 不同浓度聚苯胺（PAN）溶液组装得到的单层膜UV/Vis谱图 PAN自组装单层膜在PSSA溶液中 处理不同时间的UV/Vis谱图 不同层数PAN/PSSA自组装膜的UV/Vis谱图 PAN/PSSA自组装膜的吸光度随组装层数的变化曲线 （320 nm） 10层PAN/PAA膜的SEM照片 浸渍聚合法制备的PAN薄膜的SEM照片 从 SEM 照片可见，聚苯胺自组装膜的表面粗糙度大大低于浸渍聚合法制得的薄膜。同浸渍聚合法类似，薄膜也呈颗粒状，但粒径比浸渍聚合法制得的小得多。 2、聚苯胺基ＬＢ膜制备及气敏特性研究 （1）研究意义 （2）实验 （3）分析及讨论 （4）结论 （1）研究意义 聚苯胺（ＰＡＮ） ＬＢ技术 ＮＯ2气体传感器 聚苯胺（ＰＡＮ） 近年来对导电聚合物的研究越来越引起人们的高度重视； 在导电聚合物中，聚苯胺（ＰＡＮ）独特的热稳定性、易于制备以及对气体的敏感性等特殊性能使之具有诱人的发展前景； 研究聚苯胺（ＰＡＮ）有序多层膜的相关特性，对于它在分子电子器件及化学传感器件等方面的应用，具有十分重要的价值。 ＬＢ技术 Ｌａｎｇｍｕｉｒ －Ｂｌｏｄｇｅｔｔ（ＬＢ）技术是制备聚苯胺超薄有