无机材料组合固体化学

题目：

Combinatorialsolid-statechemistry

ofinorganicmaterials

第15小组成员：高云霞张建段晓巍张宽心黄卫

2006.12.31

主要内容概述材料合成过程演变无机材料合成的发展高通量筛选和表征技术材料的探索与发现应用前景关键词:

LMBE~~激光分子束外延

RHEED~~反射式高能电子衍射

SQUID~~超导量子干涉仪

TEM~~

透射电子显微镜

MEMS~~微电子机械系统概述过去式：cookingtrial-and-error炒菜式~~Rawmaterials(蔬菜、调料)+Tools(炒锅、炉灶)+Recipes(食谱配方)

现在式:制药工业ＤＮＡ序列

智能设计式~~制备具有某种特定属性、功能的材料合成+制备+筛选

材料合成过程演变一、传统方法:1、R+M(溶剂或载气);2、E促进反应;3、分离M和副产品;4、筛选二、Merrifield的缩聚反应三、微量化学法（生物医药方面）四、parall+integrate

其中：Ｐ代表product;R代表reactant;E代表energy;M代表medium;我们可以看出：产品的制备可用方程式

P=f(R,t,p,E,m…)表示总结:

以上a,b,c,d图比较适合有机材料的制备而对于无机材料的制备我们可以借鉴下图制备过程:无机材料合成的发展一、１９６５年Kennedy等电子束溅射～～三元合金二、１９９４年Xiang

、Schultz等材料信息学（计算机＋快速表征技术）三、１９９４年layer-by-layer系列控制合成ＬＭＢＥ材料制备方法的演变

图示分析

图a、b、c分别表示制备方法的地一、二、三代。图a中，ABC代表在晶片上不同位置三种不同元素；图b是在空间平面的延拓；图c是在纳米量级沉积的多层原子层。高通量筛选和表征技术LMBE（RHEED）SQUID微波显微镜发光显示图ＭＥＭＳＴＥＭ（ＦＩＢ）LMBE~~RHEED激光分子束外延激光分子束外延：是一种真空蒸发技术，即把原材料通过加热，转化为气态，然后在真空中膨胀，再在衬底上凝结，进行外延生长。物理靶的放置决定薄膜生长的地点；扫描反射式高能电子衍射（RHEED）系统判断不同生长地点的生长模式；用于底片加热的光纤定位的钕-钇铝石榴石激光。通过和RHEED的同步生长模式以及通过掩饰运动的转换目标的同步，原子层材料的合成可以被调整在单底片上SQUID超导量子干涉显微镜

在圆柱形的石英管上，先蒸发出一层10mm宽的Pb膜，再蒸发出一层Au膜在下方用作分流电阻；然后溅射两条Nb膜，待其氧化后再蒸发出一层T形Pb膜。这样在Pb

膜和Nb膜的交叉处形成两个Nb-NbOx-Pb结，即Josephon结。

Josephon结：两块超导体中间夹一薄的绝缘层绝缘材料相图和发光材料显示绝缘材料相图：微波显微镜可以通过测量谐振腔内的公正频率来测定材料的介电常数。图中高的频率变化对应高的介电常数，最后在相图上找到高介电常数的稳定的无定形三元组成结构。发光材料：图中的绿色发光区显示的合成材料为Gd3Ga5O12/SiO2。

微热盘装置图A，装置图示；图B，将A用导线连接成阵列用于做气体传感器（48-元）；图C，四元装置STM透射电子显微镜ＦＩＢ～～聚焦离子束图Ａ，用聚焦离子束刻蚀技术制备ＴＥＭ样品的过程简图。图Ｂ，在不同温度梯度选择的三个点的高透射电子显微镜的表征图象。材料的探索与发现

我们可通过已有相图及已知的组份－结构－性质的关系，合理推测或用组份扩展和高通量筛选法进行试验。在绝缘材料方面，等人用组份扩展法和高通量筛选法对３０多个相系进行研究试验发现一种具有特殊性能的材料ZrO2-SnO2-TiO2（绝缘常数，击穿电压）Zr0.2Sn0.2Ti0.6O2。用时很短仅几个月，是传统方法不可比拟的。

磁性半导体材料方面，目前发现的Ge-基磁性半导体，Co0.1Mn0.02Ge0.88的Tc~~280K并具有很大的抗磁性。

铁磁材料上，通过三元合金组份扩展相图，发现Ni-Mn-Ge系。发光材料（有机光发射），电池电极材料（Li-Cr-Ti-O系），玻璃体系（P2O5-TeO2-ZnO三元系）等等都得到广泛应用。前景