材料合成与制备范文

材料合成与制备范文材料合成与制备范文 仅供参考 1 单晶即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地 周 期性地排列 或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成 整个晶体中 质点在空间的排列为长程有序 2 非晶组成物质的原子 分子的空间排列不呈周期性和平移对称性 晶态的长程有序受到破坏 仍然保持形貌和组分的某些有序特征 而具有短程有序 这样一类特殊的物质状态统称为非晶态 3 真空蒸镀真空蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华 使之在工件或基片表面析出的过程 4 溅射成膜溅射是指荷能离子轰击靶材 使靶材表面原子或原子团 逸出的现象 逸出的原子在工件表面形成与靶材表面成分相同的薄膜 这种制备薄膜的方法称为溅射成膜 5 化学气相沉积当形成的薄膜在基片表面与其他组分发生化学反应 获得与原成分不同的薄膜材料 这种存在化学反应的气相沉积称 为化学气相沉积 6 三温度法在制备薄膜时 必须同时控制基片和两个蒸发源的温度 所以也称三温度法 7 超晶格薄膜超晶格的概念始于半导体超晶格 半导体超晶格是将 两种或两种以上组分不同或导电类型不同的极薄半导体单晶薄膜交 替地外延生长在一起形成的周期性结构材料 8 热等静压热等静压是用惰性气体作为传递压力的介质 将原料粉 末压坯或将装入包套的粉料放入高压容器中 降低烧结温度 避免 晶粒长大 获得高密度 高强度的陶瓷材料 9 原位凝固原位凝固就是指颗粒在悬浮液中的位置不变 靠颗粒之 间的作用力或者悬浮体内部的一些载体性质的变化 从而使悬浮体 的液态转变为固态 10 巨磁阻薄膜材料的电阻率将受材料磁化状态的变化而呈现显著的 变化 11 溶胶 凝胶法是指有机或无机化合物经过溶液 溶胶 凝胶而固化 在经 过高温热处理而制成氧化物或其他化合物固体的方法 12 LB薄膜是一种超薄有机薄膜 即在水 气界面上将不溶解有机分子或生物分子加以紧密有序排列 形成单 分子膜 然后再转移到固体表面上 1 试说明再结晶驱动力 答用应变退火方法生长单晶 通常是通过塑性变形 然后在适当的 条件下加热等温退火 温度变化不能剧烈 结果使晶粒尺寸增大 对于未应变到应变 根据热力学第一定律 有 E1 2 W q H1 2 E1 2 pV 由于 pV 很小 近似得 H1 2 E1 2 G1 2 W q T S低温下T S可忽略 故 G1 2 W q即产生应变时 发生的自由能变化近似等于做功减去释放的热量 该热量通常就是应变退火再结晶的主要推动力 应变退火再结晶的推动力公式为 G W q Gs G02 简述Walff定理的基本内容 答在恒温恒压下 一定体积的晶体处于平衡态时 其总界面自由能 为最小 也就是说 趋于平衡态时 晶体将调整自己的形状以使本 身的总界面自由能降至最小 这就是Walff定理 3 试说明布里奇曼 斯托克定向凝固法生长晶体的基本思想 答B S法是在一个温度梯度场内生长单晶 在单一固 液界面上成核 待结晶的材料通常放在一个圆柱形的坩埚内 坩埚可垂直或水平放 置 使坩埚下降通过一个温度梯度 或使加热器沿坩埚上升 4 试说明直拉法生长晶体过程中晶体直径的主要控制因素 答 控制加热功率 调节热损耗Qs 利用帕尔帖效应 控制 提拉速率 5 简述气相生长的原理和方法 方法升华法蒸气输运法气相反应法原理对于某个假设的晶体模型 气相原子或者分子 在一定条件下被晶体吸收 形成稳定的二维晶 核 在晶面上产生台阶 再俘获吸收原子 开始运动 蔓延整个表面 晶体便会生长一成原子高度 如此反复循环即能生长晶体 6 试说明非晶态的概念与特性 答概念组成物质的原子 分子的空间排列不呈周期性和平移对称性 晶态的长程有序受到破坏 仍然保持形貌和组分的某些有序特征 而具有短程有序 这样一类特殊的物质状态统称为非晶态 特性 1 高强度 高韧性 2 抗腐蚀性 3 软磁特性 4 超导电性 5 非晶半导体的光学性质1 光吸收 2 光电导 3 光致发射 6 其他性质非晶态材料还有诸如室温电阻率高和负的电阻温度系数 7 试说明常见非晶态的分类 答非晶态材料的分类1 非晶态合金 2 非晶态半导体材料 3 非晶 态超导体 4 非晶态高分子材料 5 非晶体玻璃 8 试说明非晶态材料的形成条件和结构模型 答可以将形成条件概括为以下四点 晶核形成的热力学势垒 G 要 大 液体中不存在成核杂质 结晶的动力学势垒要大 物质在Tm 或液相温度处的粘度要大 在粘度与温度关系相似的条件下 Tm 或液相温度要低 原子要实现较大的重新分配 达到共晶点附近 的组成 结构模型 1 微晶模型该模型认为非晶态材料是由微晶粒所组成 根据这一模型 晶粒 尺寸只有一纳米到几十纳米 微晶内的短程序和晶态相同 但是长程无序 微晶之间原子的排列 方式和液态结构相似 9 拓扑无序模型拓扑无序模型认为非晶态结构的主要特征是原子排 列的混乱和随机性 拓扑无序是指模型中原子的相对位置是随机的无序排列的 该模型强调结构的无序性 10 试说明非晶态材料的制备原理 答获得非晶态最根本的条件 足够快的冷却速率 冷却到材料的 再结晶温度以下 制备非晶的两个技术关键 必须形成原子或分子混乱排列的状态 将非晶热力学亚稳态在一定的温度范围内保存下来 并使之不向 晶态发生转变 11 什么叫三温度法 四温度法 答在制备薄膜时 必须同时控制基 片和两个蒸发源的温度 所以也称三温度法 分子束外延法实际上是改进型的三温度法 当制备三元混晶半导体化合物薄膜时 再加一蒸发源 就形成了四 温度法 12 什么是溅射 影响溅射率的主要因素 答溅射溅射是指荷能离子 轰击靶材 使靶材表面原子或原子团逸出的现象 溅射率是决定溅射成膜快慢的主要因素之一 影响溅射率大小的主要因素有入射离子能量 入射角度 靶材及表 面晶体结构 其中入射离子能量起决定性的作用 13 说明溅射机制的动能转移论 答这种观点认为 轰击离子对靶材轰击时 与靶材原子发生了弹性 碰撞 从而获得了与入射原子相反方向的动量 撞击表面而形成溅 射原子 14 说明影响CVD的参数 1 反应体系成分CVD原料通常要求室温下为气体 2 气体的组成气体成分是控制薄膜生长的主要因素之一 3 压力CVD 制膜可采用封管法 开管法和减压法三种 4 温度温度是影响CVD的 主要因素 15 说明什么叫分子束外延 MBE 答分子束外延法实际上是改进型的三温度法 当制备三元混晶半导体化合物薄膜时 再加一蒸发源 就形成了四 温度法 为了控制元素的量 需要使蒸发源发出的所有组成元素分子呈束状 而不构成整个腔体气氛 这就是分子束外延法的思想 16 说明微波电子回旋共振CVD原理 技术及应用 答原理ECRPCVD由放电室 沉积室 微波系统 磁场线圈 气路与真 空系统等几个主要部分组成 处于放电室的等离子体在磁场中做回旋运动 使电子的回旋运动频 率与微波频率相同 处于回旋共振条件下的电子有效地吸收微波功 率而获得高的能量 从而产生高活性和高密度的等离子体 技术ECRPCVD可在低的气体流量 衬底不加热的情况下高速沉积高质 量薄膜 应用ECRPCVD已成功用于沉积多种薄膜 17 简述微波烧结的优点 微波烧结模式与常规烧结相比 具备以下特点 1 不需元件也不需绝热材料 结构简单 制造维修方便 2 可快速加热烧结 3 便于复杂形状大部件烧结 4 高效节能 5 无热源污染 有利于制备高纯陶瓷 3 可改进材料的微观结构和宏观性能 获得细晶高韧的结构陶瓷 材料 18 影响非晶态稳定性的因素a动力学因素b合金化效应c尺寸效应d位 形熵e化学因素19 成型制备技术新工艺a压力渗滤工艺b注射成型法c 带式浇注式流延成型d化学蒸汽渗透法e热等静压法20 陶瓷原位凝固 胶态成型工艺a凝胶注模成型工艺b温度诱导絮凝成