纳米薄膜的分类、特性、制备方法与应用..doc

NanomateriaI&Structure纳米薄膜的分类、特性、制备方法与应用沈海军,穆先才(南京航空航天大学航空宇航学院,南京210016摘要:介绍了纳米薄膜的分类以及纳米薄膜的光学、力学、电磁学与气敏特性;综述了现有的溶胶一凝胶法、L-B膜法、电化学沉积法、化学汽相沉积、低能团簇束沉积法、真空蒸发法、溅射沉积、分子与原子柬外延、分子自组装等纳米薄膜制备技术;概括了纳米薄膜的应用。关键词:纳米薄膜;特性;制备方法;应用中图分类号:TB383;TB43文献标识码:A文章编号:1671—4776(200511-0506—05Classification,Properties,PreparationMethodsandApplicationofNano・MembranesSHENHai-jnn,MUXian—eaiSchool矿AeronaulicsaztdAstronautics,&Astronoutkzs,Ntmjing210016,ChinaAbstract:Theclassificationandtheoptical,nmchazfieal,electro—ieal,andgas—sensitivepropertiesofnano——membranes,suchas,sol—gelmethod,L—Bmembranemethod,electro-chemicaldeposit,chemicalvapordepo-sition,low—energyclusterbeamevaporation,vacuunlevaporation,spatterdeposition,anization,—men—:nano—membranes;properties;preparationmethod;application1引言2纳米薄膜的分类纳米薄膜是指尺寸在nffl量级的颗粒(晶粒构成的薄膜或者层厚在nm量级的单层或多层薄膜,通常也称作纳米颗粒薄膜和纳米多层薄膜o]。由于纳米薄膜具有独特的光学、力学、电磁学与气敏特性,因而在重下业、轻工业、军事、石化等领域表现fhr广泛的应用前景。为了获得各种具有某种特性或功能的纳米薄膜,人们已发掘了包括溶胶一凝胶法、L—B膜法、电化学沉积法、化学气相沉积、低能纠簇束沉积、真空蒸发法、溅射沉积、分子与原子束外延、分子自组装等在内的诸多方法。收稿日期:2004—12一13关于纳米薄膜的分类,目前有多种分法口,…。(1据用途划分纳米薄膜可按用途分为纳米功能薄膜和纳米结构薄膜。纳米功能薄膜是利用纳米粒子所具有的力、电、光、磁等方面的特性,通过复合制作出同基体功能截然不同的薄膜。纳米结构薄膜则是通过纳米粒子复合,对材料进行改性,是以提高材料在机械性能为主要目的的薄膜。(2据层数划分按纳米薄膜的沉积层数,可分为纳米(单层微纳电子技术2005年第11期●目4》。,搿锄…。《机。,.厦篇。锄/November2005 万方数据NanomateriaI&Structure薄膜和纳米多层薄膜。其中,纳米多层薄膜包括我们平常所说的“超晶格”薄膜,它一般是由几种材料交替沉积而形成的结构交替变化的薄膜,各层厚度均为11111级。组成纳米(单层薄膜和纳米多层薄膜的材料可以是金属、半导体、绝缘体、有机高分子,也可以是它们的多种组合,如金属一半导体、金属-绝缘体、半导体一绝缘体、半导体一高分子材料等,而每一种组合都可衍生出众多类型的复合薄膜。(3据微结构划分按纳米薄膜的微结构,町分为含有纳米颗粒的基质薄膜和ilm尺寸厚度的薄膜。纳米颗粒基质薄膜厚度可超出nm量级,但由于膜内有纳米颗粒或原子团的掺人,该薄膜仍然会呈现出一些奇特的调制掺杂效应;nm尺寸厚度的薄膜,其厚度在11211量级,接近电子特征散射的平均自由程,因而具有显著的量子统计特性,可组装成新型功能器件,如具有超高密度与信息处理能力的纳米信息存贮薄膜、具有典型的周期性调制结构的纳米磁性多层膜等。(4据组分划分按纳米薄膜的组分,可分为有机纳米薄膜和无机纳米薄膜。有机纳米薄膜主要指的是高分子薄膜,而无机纳米薄膜主要指的是金属、半导体、金属氧化物等纳米薄膜。(5据薄膜的构成与致密度划分按薄膜的构成与致密程度,可分为颗粒膜和致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起形成的膜,颗粒间呵以有极小的缝隙,而致密膜则是连续膜。(6据应用划分按纳米薄膜在实际中的应用,可分为纳米光学薄膜、纳米耐磨损与纳米润滑膜、纳米磁性薄膜