纳米薄膜的特性及应用
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图7 RuO2/TiO2 薄膜电极在不同条 件下的近稳态伏安曲线(2mV•s－1) a—通入CO2; b—通入N2; c—a－b
9
5.催化特性
向电解质溶液中分别通入CO2 和N2 30 min 达到饱和后, 分别选择 0.8 和0.9 V, 测定3000 s 过程的i～t 曲线, 差减得到CO2 还原净电流的 稳定性曲线, 见图8. 可知, 这两个电位下, CO2还原的净电流稳定性良好, 其中0.8 V 时的稳定性优于0.9 V, 可能由于电位较负时表面反应更加剧 烈而导致RuO2 稳定性下降.纳米TiO2 涂覆层促进了RuO2 的电沉积, 析 氢电流反映出此体系比表面积为文献值的1.5 倍, 但这不足以解释实际 观测到4 倍大的CO2 还原电流[17,21], 因此可以推测RuO2/TiO2 具有 内在的高催化活性。
图3 多晶硅隧道模型的等效电路
个能带退耦分离造成的。但隧道电流
由于重掺杂多晶纳米薄膜具有较大
Hale Waihona Puke Baidu
带来的压阻效应更显著。重掺杂情况 应变系数和良好的温度特性，是制作
下，多晶纳米薄膜的应变系数比晶粒 力学量传感器的理想压阻材料。
中性区和相应的单晶更大。
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5
3.光电特性
PbSe纳米晶薄膜光电特性[4]
1.1有机薄膜的摩擦特性[1]
如图1，所示通过有机镀膜技术在Ｍｇ－Ｍｎ－Ｃｅ镁合金表面制 备有机薄膜有机镀膜后，其摩擦系数从未处理镁合金的０．１２７降 至０．０７８．说明在微载荷条件下，所形成的疏水有机纳米薄膜有 降低摩擦系数、提高摩擦学性能的效果，在解决ＭＥＭＳ（微机电） 系统的摩擦、润滑问题方面具有一定应用前景．
❖ [3]揣荣岩，刘晓为等：不同沉淀温度多晶硅纳米薄膜的压阻特性. 传感技术学报.2006;19（5）
图2.摩擦系数随摩擦次数变化的关系曲线
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4
2.压阻特性
多晶硅纳米的压阻特性[3]
基于隧道压阻效应的多晶硅压阻特
性的修正模型，等效电阻如图3所示，
其中Rt(热电子发射电流决定的发射电 阻）是能量大于势垒高度的空穴电流
通路；Rf是隧道电流决定的隧道电阻， 为能量小于势垒高度的空穴提供的电
阻，Rf、Rt与中性区电阻Rg都有压阻 效应，而且都是由应力引起价带的两
图5 室温下氧化锌薄膜元件的灵敏度与醇 类气体浓度的关系曲线
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7
4.气敏性
薄膜元件对甲醇、乙醇和 正丙醇的响应．恢复特性曲 线如图6所示。元件对体积分 数为0．003％甲醇、0．007 ％乙醇和0．002％正丙醇的 响应时间分别为l8、32和22s； 恢复时间分别为38、40和 36s。气敏性能测试结果表 明．氧化锌薄膜型气敏元件 在室温下对醇类气体具有较 好的灵敏性和较快的响 应．恢复特性，可以作为室 图6. ZnO薄膜对CH3OH、C2H5OH、 温气敏材料进行开发利用。 C3H7OH的响应-特性曲线
纳米薄膜的特性 及应用
班级：硕1009班 姓名：黄宪法
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纳米薄膜是指由尺寸为纳米数量级 (1~100nm)的组元镶嵌于基体所形成的薄 膜材料 。由于这种特殊的结构，它在力、 热、光、电、等方面有着不同于普通材料 的的特性，下面主要从这几个方面介绍纳 米薄膜的特性及应用。
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2
1.摩擦特性
图8 0.8和0.9V(SCE）下，纳米RuO2/TiO2薄
膜在PH7缓冲可溶编液辑p中pt净还原CO2 的i~t曲线
10
参考文献
❖ [1]康志新等：Ｍｇ－Ｍｎ－Ｃｅ镁合金表面功能纳米有机薄膜的制 备与摩擦学特性.摩擦学学报.2011;31（1）
❖ [2]周华等：单晶硅表面稀土复合纳米膜的制备与摩擦特性.摩擦学 学报.2009;29（3）
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6
图4.PbSe纳米薄膜的光电响应
4.气敏性
ZnO纳米薄膜气敏性[5]
在室温条件下对20层氧化锌 纳米粒子薄膜进行了气敏性能测 试．图5为敏感元件的灵敏度与不 同链长醇类气体浓度变化的关系 曲线。从图中可以看出．随着气 体浓度增加，元件的灵敏度也相 应增大。对3种醇气氛的灵敏度按 正丙醇、甲醇、乙醇的顺序递减。 这与气体分子的体积和其自身的 推电子效应有关。
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5.催化特性
RuO2/TiO2 纳米薄膜催化特性[6]
图7为纳米RuO2/TiO2 薄膜电极在pH 7的饱和缓冲溶液中, 以2 mV•s－1 从－0.5 至－1.2 V 的近稳态伏安曲线. 曲线a 中还 原电流由CO2 还原电流和析氢电流构成, 而曲线b 中, 还原电流只是析氢所贡献. 曲 线c 是a 与b 差减的结果, 忽略前后析氢电 流的差异, 曲线c 可近似反映CO2 还原的 净电流.曲线b 中析氢过程可分为三个阶段: 0.6 至0.7V电流缓慢增加; 0.7 至0.9 V 出 现平台区; 0.9 V后电流密度进一步增加. 纳 米RuO2/TiO2薄膜电极在电催化还原CO2 时,平台区的析氢电流b 是文献值的1.5 倍, 相应的总电流a约是文献值的4 倍.
PbSe纳米薄膜的光电导性能采用光脉冲下薄膜的ｉ－t（电阻时 间）曲线表征，如图4所示．可以看出，薄膜在光脉冲信号下具有良 好的光电响应．ＰｂＳｅ纳米晶薄膜在空气中快速退火（３０ｓ）即 可获得光电导效应. 图4（ａ)为空气中薄膜对光脉冲表现慢光电响应 现象,光照取消后，光电流持续１０ｍｉｎ左右才能回到起始电 阻．而在低氧压中退火得到的薄膜（图4（ｂ））则表现出较好的光 电响应,响应时间短，响应度较大（光生电流／暗电流)．
图1.恒载荷１００ｍＮ下镁可合编金辑疏pp水t 纳米薄膜与基体的摩擦系数曲线
3
1.摩擦特性
1.2 单晶硅表面复合纳米膜[2]
在单晶硅基片制备稀土复合纳米
自组装膜（MPTS – SAMs），它们 同钢球对摩时的摩擦系数结果如图2 所示. 在试验初期由于单晶硅表面在 空气中易吸附有机污染物,基片表面的 摩擦系数较低, 当摩擦次数超过120次 后,污染物被磨掉,钢球与单晶硅基片 开始对摩,摩擦系数快速上升到0.8. MPTS-SAMs/RE在相同试验条件下的 摩擦次数超过500次。这表明MPTSSAMs/RE能够有效地降 低基片摩擦系数,具有较好的耐磨性能.
图7 RuO2/TiO2 薄膜电极在不同条 件下的近稳态伏安曲线(2mV•s－1) a—通入CO2; b—通入N2; c—a－b
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5.催化特性
向电解质溶液中分别通入CO2 和N2 30 min 达到饱和后, 分别选择 0.8 和0.9 V, 测定3000 s 过程的i～t 曲线, 差减得到CO2 还原净电流的 稳定性曲线, 见图8. 可知, 这两个电位下, CO2还原的净电流稳定性良好, 其中0.8 V 时的稳定性优于0.9 V, 可能由于电位较负时表面反应更加剧 烈而导致RuO2 稳定性下降.纳米TiO2 涂覆层促进了RuO2 的电沉积, 析 氢电流反映出此体系比表面积为文献值的1.5 倍, 但这不足以解释实际 观测到4 倍大的CO2 还原电流[17,21], 因此可以推测RuO2/TiO2 具有 内在的高催化活性。
图3 多晶硅隧道模型的等效电路
个能带退耦分离造成的。但隧道电流
由于重掺杂多晶纳米薄膜具有较大
Hale Waihona Puke Baidu
带来的压阻效应更显著。重掺杂情况 应变系数和良好的温度特性，是制作
下，多晶纳米薄膜的应变系数比晶粒 力学量传感器的理想压阻材料。
中性区和相应的单晶更大。
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3.光电特性
PbSe纳米晶薄膜光电特性[4]
1.1有机薄膜的摩擦特性[1]
如图1，所示通过有机镀膜技术在Ｍｇ－Ｍｎ－Ｃｅ镁合金表面制 备有机薄膜有机镀膜后，其摩擦系数从未处理镁合金的０．１２７降 至０．０７８．说明在微载荷条件下，所形成的疏水有机纳米薄膜有 降低摩擦系数、提高摩擦学性能的效果，在解决ＭＥＭＳ（微机电） 系统的摩擦、润滑问题方面具有一定应用前景．
❖ [3]揣荣岩，刘晓为等：不同沉淀温度多晶硅纳米薄膜的压阻特性. 传感技术学报.2006;19（5）
图2.摩擦系数随摩擦次数变化的关系曲线
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2.压阻特性
多晶硅纳米的压阻特性[3]
基于隧道压阻效应的多晶硅压阻特
性的修正模型，等效电阻如图3所示，
其中Rt(热电子发射电流决定的发射电 阻）是能量大于势垒高度的空穴电流
通路；Rf是隧道电流决定的隧道电阻， 为能量小于势垒高度的空穴提供的电
阻，Rf、Rt与中性区电阻Rg都有压阻 效应，而且都是由应力引起价带的两
图5 室温下氧化锌薄膜元件的灵敏度与醇 类气体浓度的关系曲线
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4.气敏性
薄膜元件对甲醇、乙醇和 正丙醇的响应．恢复特性曲 线如图6所示。元件对体积分 数为0．003％甲醇、0．007 ％乙醇和0．002％正丙醇的 响应时间分别为l8、32和22s； 恢复时间分别为38、40和 36s。气敏性能测试结果表 明．氧化锌薄膜型气敏元件 在室温下对醇类气体具有较 好的灵敏性和较快的响 应．恢复特性，可以作为室 图6. ZnO薄膜对CH3OH、C2H5OH、 温气敏材料进行开发利用。 C3H7OH的响应-特性曲线
纳米薄膜的特性 及应用
班级：硕1009班 姓名：黄宪法
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纳米薄膜是指由尺寸为纳米数量级 (1~100nm)的组元镶嵌于基体所形成的薄 膜材料 。由于这种特殊的结构，它在力、 热、光、电、等方面有着不同于普通材料 的的特性，下面主要从这几个方面介绍纳 米薄膜的特性及应用。
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2
1.摩擦特性
图8 0.8和0.9V(SCE）下，纳米RuO2/TiO2薄
膜在PH7缓冲可溶编液辑p中pt净还原CO2 的i~t曲线
10
参考文献
❖ [1]康志新等：Ｍｇ－Ｍｎ－Ｃｅ镁合金表面功能纳米有机薄膜的制 备与摩擦学特性.摩擦学学报.2011;31（1）
❖ [2]周华等：单晶硅表面稀土复合纳米膜的制备与摩擦特性.摩擦学 学报.2009;29（3）
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图4.PbSe纳米薄膜的光电响应
4.气敏性
ZnO纳米薄膜气敏性[5]
在室温条件下对20层氧化锌 纳米粒子薄膜进行了气敏性能测 试．图5为敏感元件的灵敏度与不 同链长醇类气体浓度变化的关系 曲线。从图中可以看出．随着气 体浓度增加，元件的灵敏度也相 应增大。对3种醇气氛的灵敏度按 正丙醇、甲醇、乙醇的顺序递减。 这与气体分子的体积和其自身的 推电子效应有关。
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5.催化特性
RuO2/TiO2 纳米薄膜催化特性[6]
图7为纳米RuO2/TiO2 薄膜电极在pH 7的饱和缓冲溶液中, 以2 mV•s－1 从－0.5 至－1.2 V 的近稳态伏安曲线. 曲线a 中还 原电流由CO2 还原电流和析氢电流构成, 而曲线b 中, 还原电流只是析氢所贡献. 曲 线c 是a 与b 差减的结果, 忽略前后析氢电 流的差异, 曲线c 可近似反映CO2 还原的 净电流.曲线b 中析氢过程可分为三个阶段: 0.6 至0.7V电流缓慢增加; 0.7 至0.9 V 出 现平台区; 0.9 V后电流密度进一步增加. 纳 米RuO2/TiO2薄膜电极在电催化还原CO2 时,平台区的析氢电流b 是文献值的1.5 倍, 相应的总电流a约是文献值的4 倍.
PbSe纳米薄膜的光电导性能采用光脉冲下薄膜的ｉ－t（电阻时 间）曲线表征，如图4所示．可以看出，薄膜在光脉冲信号下具有良 好的光电响应．ＰｂＳｅ纳米晶薄膜在空气中快速退火（３０ｓ）即 可获得光电导效应. 图4（ａ)为空气中薄膜对光脉冲表现慢光电响应 现象,光照取消后，光电流持续１０ｍｉｎ左右才能回到起始电 阻．而在低氧压中退火得到的薄膜（图4（ｂ））则表现出较好的光 电响应,响应时间短，响应度较大（光生电流／暗电流)．
图1.恒载荷１００ｍＮ下镁可合编金辑疏pp水t 纳米薄膜与基体的摩擦系数曲线
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1.摩擦特性
1.2 单晶硅表面复合纳米膜[2]
在单晶硅基片制备稀土复合纳米
自组装膜（MPTS – SAMs），它们 同钢球对摩时的摩擦系数结果如图2 所示. 在试验初期由于单晶硅表面在 空气中易吸附有机污染物,基片表面的 摩擦系数较低, 当摩擦次数超过120次 后,污染物被磨掉,钢球与单晶硅基片 开始对摩,摩擦系数快速上升到0.8. MPTS-SAMs/RE在相同试验条件下的 摩擦次数超过500次。这表明MPTSSAMs/RE能够有效地降 低基片摩擦系数,具有较好的耐磨性能.