薄膜材料的制备方法.pdf

纳米薄膜材料的制备方法 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必威体育精装版进展 ,包括对该类材料的制备方法、 微结构、 电、 磁、 光特性以及力学性能的必威体育精装版研究成果。 关键词 纳米薄膜 ;薄膜制备 ; 微结构 ;性能 21 世纪 ,由于信息、 生物技术、 能源、 环境、 国防 等工业的快速发展 , 对材料性能提出更新更高的要求 ,元器件的小型化、 智能化、 高集成、 高密度存储和超快传输等要求材料的尺寸越来越小 , 航空航天、 新型军事装备及先进制造技术使材料的性能趋于极端化。 因此, 新材料的研究和创新必然是未来的科学研究的重要课题和发展基 础 ,其中由于纳米材料的特殊的物理和化学性能 , 以及由此产生的特殊 的应用价值 , 必将使其成为科学研究的热点 [1] 。 事实上 , 纳米材料并非新奇之物 , 早在 1000 多年以前 , 我国古代 利用蜡烛燃烧的烟雾制成碳黑作为墨的原料 , 可能就是最早的纳米颗粒 材料 ;我国古代铜镜表面的防锈层 , 经验证为一层纳米氧化锡颗粒构成 的薄膜 ,这大概是最早的纳米薄膜材料。 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. Smolensky假设复合钙钛矿铁电体 中的介电弥散是由于存 Kanzig微区导致成分布不均匀引起的。 60 年代日 本的 Ryogo Kubo在金属超微粒子理论中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 kT 时, 金属粒 子显示出与块状物质不同的热性质 [ 4] 。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 [ 5] 。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 , 它的出现使凝聚态物理理论面临新的挑战。 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。纳 米材料由于其体积和单位质量的表面积与固体材料的差别 ,达到一定的 极限 , 使颗粒呈现出特殊的表面效应和体积效应 ,这些因素都决定着颗 粒的最终的物理化学性能 ,如随着比表面积的显著增大 ,会使纳米粒子的 表面极其活泼 ,呈现出不稳定状态 ,当其暴露于空气中时 ,瞬间就被氧化。 此外 , 纳米粒子还会出现 特殊的电、 光、磁学性能和超常的力学性能。 纳米薄膜的分类 纳米薄膜具有纳米结构的特殊性质