纳米材料基础与应用课件：纳米薄膜

纳米材料基础与应用纳米薄膜纳米材料基础与应用2导入案例通过N掺杂技术形成的薄膜的原子力显微镜图像纳米材料基础与应用3纳米薄膜的分类与结构纳米薄膜的定义纳米薄膜是指尺寸在纳米量级的颗粒（晶粒）构成的薄膜或者层厚在纳米量级的单层或多层薄膜。纳米薄膜的分类

1按用途划分

纳米功能薄膜与纳米结构薄膜2按层数划分纳米单层薄膜和纳米多层薄膜纳米材料基础与应用4纳米薄膜的分类与结构3按微结构划分

含有纳米微粒与原子团簇的薄膜和纳米尺寸厚度的薄膜4按组分划分有机纳米薄膜和无机纳米薄膜5按薄膜的构成与致密性划分颗粒薄膜和致密薄膜6按薄膜的构成与致密性划分纳米材料基础与应用5纳米薄膜的分类与结构纳米薄膜的结构特点

1纳米颗粒膜的结构

纳米颗粒薄膜式纳米微粒镶嵌于薄膜母体中所构成的复合材料体系。可分为纳米孔隙与纳米复合两类薄膜纳米材料基础与应用6(a)15min(b)70min新鲜的SnO2水溶胶-空气界面陈化不同时间的布儒斯特角显微镜(BAM)图像纳米薄膜的分类与结构纳米材料基础与应用7纳米薄膜的分类与结构2纳米多层膜的结构纳米多层膜的结构，一般多层膜的结构界面平直清晰，看不到明显的界面非晶层和成分混合区。以蘑菇形状的高分子聚集体为结构单元自组装成纳米结构的超分子多层膜纳米材料基础与应用8纳米薄膜的电学性能

纳米薄膜的电学性能不仅与纳米薄膜的厚度有关，而且还与纳米薄膜中的颗粒尺寸有关纳米薄膜的光学性能

1吸收光谱的移动与宽化2光学非线性纳米薄膜的特性及其应用纳米材料基础与应用9纳米薄膜的特性及其应用以高电导的透明单壁碳纳米管薄膜制备的有机发光二极管纳米材料基础与应用10纳米薄膜的磁学性能纳米磁性多层膜及纳米磁性颗粒膜巨磁电阻效应以及其在储存领域的应用纳米薄膜的特性及其应用纳米材料基础与应用11纳米薄膜的制备按制备工艺过程及物质状态可分为两类：气相制备与液相制备薄膜的气相生长机理需镀物料气化气相输运沉积成固相薄膜纳米薄膜的气相制备方法纳米材料基础与应用12纳米薄膜的气相制备方法薄膜形成过程四个主要阶段示意图纳米材料基础与应用13物理气相沉积法（PVD）通过高温加热金属或化合物蒸发成气相，或者通过电子、离子、光子等荷能粒子的能量把金属或化合物溅射出相应的原子、离子、分子（气态），且在固体表面上不涉及到物质的化学反应（分解或化合）而沉积成固相膜的过程称为物理气相沉积（PhysicalVaporDeposition,PVD）镀料气化气相运输沉积成膜纳米薄膜的气相制备方法纳米材料基础与应用141真空蒸发镀膜法

纳米薄膜的气相制备方法

（1）加热镀料使之蒸发或升华，成为具有一定能量（0.1~1.0eV）的气态粒子；（2）离开镀料表面，直线飞行输运到基体表面；（3）到达基体表面的气态粒子凝聚形核生长成固相薄膜；（4）组成薄膜的原子重组排列或发生化学键合。纳米材料基础与应用15纳米薄膜的气相制备方法分子束外延设备结构示意图2分子束外延镀膜法

纳米材料基础与应用16纳米薄膜的气相制备方法分子束外延表面生长过程的示意图纳米材料基础与应用173溅射镀膜法

纳米薄膜的气相制备方法溅射过程中入射离子与靶材的相互作用溅射镀膜是指在真空室中，利用荷能粒子轰击靶材表面，使被轰击出的粒子在基片上沉积的技术。纳米材料基础与应用181磁控溅射

纳米薄膜的气相制备方法磁控溅射原理图纳米材料基础与应用192射频溅射

纳米薄膜的气相制备方法射频溅射装置图纳米材料基础与应用20化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition,简称CVD）是利用气态物质在固体表面上进行化学反应，生成固态沉积物。

纳米薄膜的气相制备方法生长TiN薄膜材料的一种气相沉积反应室示意图纳米材料基础与应用211金属有机化学气相沉积

纳米薄膜的气相制备方法ThomasSwanMOCVD反应室示意图纳米材料基础与应用222等离子体辅助化学气相沉积（PECVD）用等离子体技术使反应气体活化进行化学反应，在基底上生成固体薄膜的方法称为等离子体化学气相沉积

纳米薄膜的气相制备方法3激光化学气相沉积（LCVD）通过激光加热活化反应分子而使常规CVD技术得到强化

纳米材料基础与应用23纳米薄膜的液相制备方法1自组装法

有机硅烷单层膜在基底表面自组装过程纳米材料基础与应用24纳米薄膜的液相制备方法2溶胶-凝胶法

3电化学沉积法

纳米材料基础与应用25纳米薄膜的液相制备方法4LB膜法

有机功能基团包裹Au、Ag等纳米粒子的示意图纳米材料基础与应用26纳米薄膜的液相制备方法

（1）液面直接排布法

液面直接排布法示意图纳米材料基础与应用27纳米薄膜的液相制备方法

（2）间接合成法

间接合成法示意图纳米材料基础与应用28纳米薄膜的液相制备方法

（3）静电吸附法

有机包裹的纳米粒子吸附长链有机分子示意图纳米材料基础与应用29纳米薄膜的液相制备方法静