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1、納米薄膜材料的制備方法摘要納米薄膜材料是一?種新型材料，由于其特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使其作為功能材料和結(jié)構(gòu)材料都具有良好的發(fā)展前景。21世紀(jì)，由于信息、牛物技術(shù)、能源、環(huán)境、國防等工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)材料性能提出更新更高的要求，元器件的小型化、智能化、高集成、高密度存儲(chǔ)和超快傳輸?shù)纫蟛牧系某叽缭絹碓叫?，航空航天、新型軍事裝備及先進(jìn)制造技術(shù)使材料的性能趨于極端化。因此，新材料的研究和創(chuàng)新必然是未來的科學(xué)研究的重要課題和發(fā)展基礎(chǔ)，其屮由于納米材料的特殊的物理和化學(xué)性能，以及由此產(chǎn)牛的特殊的應(yīng)用價(jià)值，必將使其成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)[l]o事實(shí)上，納米材料并非新奇之物，早在1000多年以前，我
2、國古代利用蠟燭燃燒的煙霧制成碳黑作為墨的原料，可能就是最早的納米顆粒材料;我國古代銅鏡表面的防銹層，經(jīng)驗(yàn)證為一層納米氧化錫顆粒構(gòu)成的薄膜，這大概是最早的納米薄膜材料。人類有意識(shí)的開展納米材料的研究開始于大約50年代,西德的Kanzig觀察到了BaTiO3屮的極性微區(qū)，尺寸在10?100納米乙間。蘇聯(lián)的G.A.Smolensky假設(shè)復(fù)合鈣?鈦礦鐵電體【11的介電彌散是由于存Kanzig微區(qū)導(dǎo)致成分布不均勻引起的。60年代日本的RyogoKubo在金屬超微粒了理論屮發(fā)現(xiàn)由于金屬粒子的電子能級(jí)不連續(xù)，在低溫下，即當(dāng)費(fèi)米1能級(jí)附近的平均能級(jí)間隔>kT吋，金屬粒子顯示出與塊狀物質(zhì)
3、不同的熱性質(zhì)[4]。西德的H.Gleiter對(duì)納米固體的制備、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了細(xì)致地研究[5]。隨著技術(shù)水平的不斷提高和分析測試技術(shù)手段的不斷進(jìn)步，人類逐漸研制出了納米碳管，納米顆粒，納米晶體，納米薄膜等新材料，這些納米材料有一?般的晶體和非晶休材料不具備的優(yōu)良特性，它的出現(xiàn)使凝聚態(tài)物理理論面臨新的挑戰(zhàn)。80年代末有人利用粒度為1?15nm的超微顆粒制造了納米級(jí)固體材料。納米材料由于其體積和單位質(zhì)量的表面積與固體材料的差別，達(dá)到一定的極限，使顆粒呈現(xiàn)出特殊的表面效應(yīng)和體積效應(yīng)，這些因素都決定著顆粒的最終的物理化學(xué)性能，如隨著比表而積的顯著增大，會(huì)使納米粒子的表而極其活潑，呈現(xiàn)
4、出不穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)其暴露于空氣屮吋，瞬間就被氧化。此外，納米粒子還會(huì)出現(xiàn)特殊的電、光、磁學(xué)性能和超常的力學(xué)性能。納米薄膜的分類納米薄膜具有納米結(jié)構(gòu)的特殊性質(zhì)，R前可以分為兩類：(1)含有納米顆粒與原子團(tuán)簇基質(zhì)薄膜；(2)納米尺寸厚度的薄膜，其厚度接近電子自由程和Denye長度，可以利用其顯著的量子特性和統(tǒng)計(jì)特性組裝成新型功能器件。例如，鑲嵌有原子團(tuán)的功能薄膜會(huì)在基質(zhì)屮呈現(xiàn)出調(diào)制摻雜效應(yīng)，該結(jié)構(gòu)相當(dāng)于大原子超原子膜材料具有三維特征；納米厚度的信息存貯薄膜具有超高密度功能，這類集成器件具有驚人的信息處理能力；納米磁性多層膜具有典型的周期性調(diào)制結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致磁性材料的飽和磁化強(qiáng)度的減小或
5、增強(qiáng)。對(duì)這些問題的系統(tǒng)研究具有重要的理論和應(yīng)用意義。納米薄膜是一?類具有廣泛應(yīng)用前景的新材料，按用途可以分為兩大類,即納米功能薄膜和納米結(jié)構(gòu)薄膜。前者主要是利用納米粒子所具有的光、電、磁方面的特性，通過復(fù)合使新材料具有基體所不具備的特殊功能。后者主要是通過納米粒子復(fù)合，提高材料在機(jī)械方面的性能。由于納米粒子的組成、性能、工藝條件等參量的變化都對(duì)復(fù)合薄膜的特性有顯著影響，因此可以在較多由度的情況人為地控制納米復(fù)合薄膜的特性，獲得滿足需要的材料。納米多層膜指由一種或幾種金屬或合金交替沉積而形成的組分或結(jié)構(gòu)交替變化的合金薄膜材料，且各層金屬或合金厚度均為納米級(jí)，它也屬于納米復(fù)合薄膜
6、材料。多層膜的主要參數(shù)為調(diào)制波長，指的是多層膜屮相鄰兩層金屬或合金的厚度之和。當(dāng)調(diào)制波長比各層薄膜單晶的晶格常數(shù)大幾倍或更大時(shí)，可稱這種多層膜結(jié)構(gòu)為超晶格薄膜。組成薄膜的納米材料可以是金屬、半導(dǎo)體、絕緣體、有機(jī)高分子等材料，因此可以有許多種組合方式，如金屬半導(dǎo)體、金屬絕緣體、半導(dǎo)體絕緣體、半導(dǎo)體高分子材料等，而每一-種組合都可衍牛出眾多類型的復(fù)合薄膜。米薄膜的制備方法納米薄膜的制備方法按原理可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類。粒子束濺射沉積和磁空濺射沉積，以及新近出現(xiàn)的低能團(tuán)簇束沉積法都屬于物理方法；化學(xué)氣相沉積(CVD)、溶膠?凝膠(SolGel)法和電沉積法屬于化學(xué)方法。3
