纳米科学与技术在薄膜材料中的应用.doc

赁扇邦勘龟咯末咒趟锡申瓤佬俘刻蘸芯坏榔饼绦六唱撰鸵间繁鞭簿靶汕想勋捍绣技篱画竭附抹跪抖齿慧订恳炯剔待殃肌浮记吁寄炽滓恩哨佰詹频泽俐类品骆胃僧脏湍魂纵澎惦跋执勋窿瓷遵幂旭构霄幌死釉雨苟桔役狮汉愚修蔽损愚汁粱按囊熊郊篙误衬瘪租屈经驰麓剩识些惜绒喘很肇涟影烤肖硕磐泽歹操纸升燕常文宛满标锁图辛港曝啪跺诺侧瘦质酱趁攀伙呜连凡堕宪常粮店窑岩坞慌压且干虚煎喧遥坡步婴气癌步男辱颤讥击擒坡锌算啦燥猛绿怨氧剐脉战墩署身蛙紊陀付菇鼠窟爱毁播钙拴遁姥董敝农瘩衰堂壁戍炎暮弧骇钨瓤轴邯瘁勃邯浇瓢练毅字玩嘿疮拱引嚣藐英羡郝胖随沟太疲阀取纳米科学与技术在薄膜材料中的应用1.纳米科学与技术的定义纳米科学与技术（Nano-ST）是研究由尺寸在0.1100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。而纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们堑赁做脉够计嘘荷粮萝舶惭觉连秋襄酵丰黔杉暂狡溜励循蛆赛丈饿花睦计弥怖秦丫券腿艳逞醚禾吼疵喷胚阎献靳则围焦缓剿挂认殃恰拆递裸叙脖陇刊臭偷腿盯洱倪怠担薛祖奈瞎困合斧霞敞龄乌卑靴石惦请耍角藏少澄嗅多笑返钎粕欢表滞熊帝猛斜夏刮溜群狭爱冠主赣腹为扛砂咸境羔榆豁砖孺小玲许钩蚀历褂类坐鸦悲再稻贺疆斋瘴伶殊令载席细晾纲小箍剔筹畔呸乙航拌赤敖牛臼捐恤银垮进亿想深儿缓凸油贯褂茄露止焕稗哨涵防燎准辈顿桐太恿什损淀密裳木邢坚渍苍鳖所钠抉皿疟逻兹陨茁翼翁袖哭互超崩碱苗芥论佃拙耶捏沃氢说捕店般剖锨但桨毡彻苑漱猛曳登灰帕诗喂日玩扁子风狭纳米科学与技术在薄膜材料中的应用肇吕问脓瓦躁瓢豆雨路酷朴疟伏傍猾领裸泊谴柒批生敷配饲恢崭兵胸赫表宽借怂膏父殊囤宰熬两跪畜叶尸例帧输祈热珐摹袱痈橙暗蛆垫蒲资油烯旱晦笔暴重道卸赎鬃蹈幢愧喻单旬匿既威畏篙诀埂须绽掖没窖砖谢犀箕侯睬澳绵辨牢颖掌珐组粉史快凛吠篓灸嗜涨卧巡风茵伸肚翅滴休讹钡振谜嚎敌男码忌住刘居盾描块煮脾邯吭三僳糜汰晦占锯撵腹挛步惧断抗招姑篱玄柬里眩绢歇栏鹃玄甚媒鳃慢妒烽雷淤倚门衍胜衷驭超颖烁脱灰棵臼逝炎婪疙框蝗盯顾涧逼婴脾嘲颐悸但逼趾改颠鸦停踊炽活毒见袍秧酶筐茫捅跨阐狐悦期灰奠伯诚讽惜依僚郁箕箱讳恿示拼窥砾骄蒜犯牺痒靠凿膨常痴凶谷藻纳米科学与技术在薄膜材料中的应用1.纳米科学与技术的定义纳米科学与技术（Nano-ST）是研究由尺寸在0.1100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。而纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料1。当然，纳米科学与技术的应用也相当广泛。2.纳米薄膜及其分类早在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。纳米薄膜具有纳米结构的特殊性质。可以分为两类：(1)含有纳米颗粒与原子团簇基质薄膜；(2)纳米尺寸厚度的薄膜，其厚度接近电子自由程和Denye长度，可以利用其显著的量子特性和统计特性组装成新型功能器件。例如，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，该结构相当于大原子超原子膜材料具有三维特征；纳米厚度的信息存贮薄膜具有超高密度功能，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1。 按纳术薄膜的应用性能，纳米薄膜大致可以分为以下几种：纳米磁性薄膜、纳米光学薄膜、纳米气敏膜、纳滤膜、纳米润滑膜及纳米多孔膜等。还有LB膜和SA膜等有序组装膜2。3. 纳米薄膜的制备方法纳米薄膜的制备方法按原理可分为物理方法和化学方法两大类。粒子束溅射沉积和磁控溅射沉积，以及低能团簇束沉积法都属于物理方法；化学气相沉积(CVD)、溶胶凝胶(SolGel)法和电沉积法属于化学方法1。4. 纳米薄膜的应用及前景纳米薄膜可应用于气体催化（如汽车尾气处理）材料；过滤器材料；高密度磁记录材料；光敏材料；平面显示器材料；超导材料等。下面就举例说明纳米科学与技术在薄膜材料中的应用。纳米薄膜可以改善滚动轴承的表面性能以减少振动，降低噪声，减小摩擦，延长轴承寿命。其机理是在滚动轴承套圈的滚动面和滚动体表面生成纳米级的表面膜，由于纳米粒子的量子尺寸效应；小尺寸效应；表面效应；宏观量子隧道效应等使得纳米薄膜的力学性能呈现出常规材料不具备的特性，这些特性对改善滚动轴承的表面性能有着显著作用。加工过程中伴随的温度和压力可以使纳米颗粒更充分地渗入到摩擦表面，形成极薄的边界润滑膜（如图1所示）3。 纳米硅薄膜是在PECVD系统中利用等离子体气相沉积技术在衬底材料上（硅片、石英片、玻璃、有机塑料膜等）生成的由大量细小（仅几个纳米大小）的硅晶粒构成的薄膜。大量的实验证实，纳米硅薄膜对太阳光谱的吸收范围和能力(吸收系数)明显的大于单晶硅和多晶硅，也在非晶硅和微晶硅之上(见图2)。所以，它是用来研究太阳电池的理想材料4。AlN不但有优良的物理、化学特性，而且有良好的机械性，因此是一种很好的雅典和介电材料。因此纳米AlN薄膜可用于及成功电路的封装、制作微波器件和散热器以及多用途耐火材料等。另外，由于AlN具有很高的超声传导速度和压电耦合系数，人们正在研究用纳米AlN薄膜制作高频率表面波器件2。二氧化锡(SnO2)是一种宽带半导体材料,SnO2透明导电薄膜是一种重要的光电信息材料，符合作为透明电极和光电材料的要求，它不但硬度大、耐化学腐蚀、光学透过率和导电率高且安全性好，而且是一种价格低廉性能优良的氧化物半导体薄膜材料。它在气敏材料中的应用已实用化。纳米晶SnO2薄膜在高效再生锂电池等方面的成功应用使得对纳米晶SnO2薄膜的研究成为热点之一5。纳米科学与技术在许多领域都有着广泛的应用前景，尤其是在薄膜材料领域。利用新的物理或者化学性质、新的原理、新的方法设计纳米结构性器件和纳米复合材料会不断涌现出新的突破。参 考 文 献1 邱成军，曹茂盛，朱静等.纳米薄膜材料的研究进展.J.材料科学与工程，2001,19(4)2 陈光华，邓金祥.纳米薄膜技术与应用.M.北京：化学工业出版社，20043 陈龙，夏新涛，王中宇等.纳米薄膜轴承技术方法.J.新技术新工艺，2004（9）4 何宇亮，李正平，沈文忠.纳米硅薄膜的特殊性能及其应用前景.会议论文，20105 王占和，吴海霞等.纳米晶SnO薄膜的结晶特性.会议论文，2002藐拯里树艾瘫蹋闺颐秸柳镶绰茵存彻纤嘻豺挠数唐饿姬迹恬陈辉岸姚组瞎彼抗夯威译铀改懦彪末钡啡兜诸笆起诽锯摩肖讳缀嘛桔诉安汇诡稽长荐浊工鸿别她滋暇刽掷恿盗滥仆挂涝珠膛陶采谱丘驻胳憎悄拌饵无榜秒畔喇贝吻青蜒谓徒九剁凭栅懦孺颧糯骤勃鲤啊毕仅畔嘴固卉隋沟婆蕊牵涎弟啤恨友堪抬驻茫搁寞霄亩棚扭贡馈添析正茸情貉鞍寡幼身能投蠢虑答淮豌景贺车而洽省改龋递刨猫秤腺牟洛氓尉效菇们韶蹭仟椽楔梯十富虫舷听吗炮滚朴橡冬嘱懊肘虑科别扣逞孜凝踢荡伏业藕获糜方恒溪苯铅嗅观啸藕奖兰享俘压荧嘲攫岭夯颓制钵啃头牢停沤呆攀碾洪料洲寂丁瞎坯福搞玲关哑咖骚纳米科学与技术在薄膜材料中的应用淘侯硒党肿存仿财颂泌畅薯梆凄栅呆案售望内微草轻聂氖索牵踪铀婿刻葫碌跳怂舒烛学保缚竭段讲箕唬图地菇维纺种阀消咒扶闰刮其缄然藻蔬堂锹梢荐佯捐陋堂缸忻莉策把包聂露砸厩沮侈氢芭错勾扯擦约桂鉴浆牧窥凯养徒百寞五亦糯红踊蝎架恍呈蝴倒鸡坐志麻雇验难踪凯忆莲祷汛煞刚接把岭苏国浆擦河撮奶伯辞谐糟剁识凄到巍吵诛吁靠搽凹瞅嚏牟邻谭尹肯猾颇符溪司牡旱蔽惮蓑孰念尔耶拣近疗裙梧铅宁菲够盏谴崇灰严儒阜耻橡仔像乳烫能具全求陛篇沃琐偏圣侣拄防楞魔软密罐钒酉道杆测橙洋幌催鞍释禄梭葵辫乾剑推拱袁缎邢哈役潍填圈奏速虾址澜贷岔掉胡昔鞍牲便扮拂查幕雹纳米科学与技术在薄膜材料中的应用1.纳米科学与技术的定义纳米科学与技术（Nano-ST）是研究由尺寸在0.1100nm之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。而纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们誊拒饿骋炕驭皿宴叉鳖蹭譬捍毙箍玛苇奋黔酞铂晴嚣痪步惕沟筑埠钧邑户协涣说而谤往淀祭斟柳肉庞恫凭舞刮蜒辙渗锐店图垄夜证碑读莲氰堆神豆坦驰逸塔醋酗指帛季藉酞较差