纳米薄膜技术的基础知识及纳米薄膜的应用(1).pdfVIP

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薄膜物理与技术大作业

纳米薄膜技术的基础知识

及纳米薄膜的应用

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目录

摘要……………2

一、纳米薄膜的分类……………………2

二、纳米薄膜的光学、力学、电磁学与气敏特性……3

三、纳米薄膜的制备技术………………6

四、纳米薄膜的应用……………………17

五、参考文献……………19

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摘要

纳米薄膜材料是一种新型材料，指由尺寸为纳米数量级(1~100nm)的组元镶嵌于基体

所形成的薄膜材料，它兼具传统复合材料和现代纳米材料二者的优越性，由于其特殊的

结构特点，使其作为功能材料有广泛的应用价值。纳米薄膜是纳米薄膜可以改善一些机

械零部件的表面性能，以减少振动，降低噪声，减小摩擦，延长寿命。这些薄膜在刀具、

微机械、微电子领域作为耐磨、耐腐蚀涂层及其它功能涂层获得重要应用。目前，科研

人员已从单一材料的纳米薄膜转向纳米复合薄膜的研究，薄膜的厚度也由数微米发展到

数纳米的超薄膜。同时，纳米薄膜的表面微观结构，纳米薄膜对敏化电池光电效率的影

响及结晶机制与薄膜对电磁波屏蔽特性的影响都有至关重要的科学贡献。

关键词：纳米薄膜性能功能

一、纳米薄膜的分类

(1)据用途划分

纳米薄膜可按用途分为纳米功能薄膜和纳米结构薄膜。纳米功能薄膜是利用纳米粒

子所具有的力、电、光、磁等方面的特性，通过复合制作出同基体功能截然不同的薄膜。

纳米结构薄膜则是通过纳米粒子复合，对材料进行改性，是以提高材料在机械性能为主

要目的的薄膜。

(2)据层数划分

按纳米薄膜的沉积层数，可分为纳米(单层)微薄膜和纳米多层薄膜。其中，纳米多

层薄膜包括我们平常所说的“超晶格”薄膜，它一般是由几种材料交替沉积而形成的结

构交替变化的薄膜，各层厚度均为nm级。组成纳米(单层)薄膜和纳米多层薄膜的材料可

以是金属、半导体、绝缘体、有机高分子，也可以是它们的多种组合，如金属一半导体、

金属一绝缘体、半导体一绝缘体、半导体一高分子材料等，而每一种组合都可衍生出众

多类型的复合薄膜。

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(3)据微结构划分

按纳米薄膜的微结构，可分为含有纳米颗粒的基质薄膜和nm尺寸厚度的薄膜。纳米

颗粒基质薄膜厚度可超出nm量级，但由于膜内有纳米颗粒或原子团的掺人，该薄膜仍然

会呈现出一些奇特的调制掺杂效应；nm尺寸厚度的薄膜，其厚度在nm量级，接近电子

特征散射的平均自由程，因而具有显著的量子统计特性，可组装成新型功能器件，如具

有超高密度与信息处理能力的纳米信息存贮薄膜、具有典型的周期性调制结构的纳米磁

性多层膜等。

(4)据组分划分

按纳米薄膜的组分，可分为有机纳米薄膜和无机纳米薄膜。有机纳米薄膜主要指的

是高分子薄膜，而无机纳米薄膜主要指的是金属、半导体、金属氧化物等纳米薄膜。

(5)据薄膜的构成与致密度划分

按薄膜的构成与致密程度，可分为颗粒膜和致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起形

成的膜，颗粒间可以有极小的缝隙，而致密膜则是连续膜。

(6)据应用划分

按纳米薄膜在实际中的应用，可分为纳米光学薄膜、纳米耐磨损与纳米润滑膜、

纳米磁性薄膜、纳米气敏薄膜、纳米滤膜等。

二、纳米薄膜的光学、力学、电磁学与气敏特性

2．1光学性能

(1)吸收光谱的“蓝移”、宽化与“红移”由于具有小尺寸效应、量子尺寸效应以及界面

效应，因而，当膜厚度减小时，大多数纳米薄膜能隙将有所增大