《纳米薄膜材料PV》PPT课件
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纳米膜的制备方法PPT演示文稿
10
• 真空蒸发沉积的过程：
• 1. 蒸发源物质由凝聚相转变为气相； • 2.在蒸发源与基片之间蒸发粒子的输
运；
• 3. 蒸发粒子到到基片后凝结、成核、
长大、成膜
11
• 采用真空沉积镀膜技术，在玻璃
表面形成纳米级微孔结构的二氧化钛 光催化薄膜，在阳光的作用下，产生 电子空穴对，以其特有的强氧化能力， 将玻璃表面的几乎所有的有机物完全 氧化并降解为相应的无害无机物，在 雨水冲刷下便可自洁，从而对环境不 会产生二次污染，同时使玻璃表面具 有超亲水性，从而使玻璃表面具有自 洁、防雾和不易被再被污染的功能。
纳米薄膜材料的制备
• 1.模板法 • 2.分子束外延法 • 3.真空蒸发法 • 4.化学气相沉积法 • 5.其他方法
1
1.模板法合成纳米薄膜 • 纳米颗粒的形成一般可分为两个阶
段：
• 第一是晶核的生成。 • 第二是晶核的长大。
2
• 要制备粒径均匀，结构相同的
纳米颗粒，相当于让烧杯中天文数 字的原子同时形成大小一样的晶核， 并且同时长大到相同的尺寸。因此 为了得到尺寸可控，无团聚的纳米 颗粒，必须找到有效的“窍门”， 来干预化学反应的过程。
3
4
5
2.分子束外延法
• 分子束外延（MBE）技术主要是一种
可以在原子尺度上精确控制外延厚度、 掺杂和界面平整度的超薄层薄膜制备 技术。
• 所谓“外延”就是在一定的单晶体材
料衬底上，沿着衬底的某个指数晶面 向外延伸生长一层单晶薄膜。
6
• 分子束外延是在超高真空条件下，
精确控制原材料的分子束强度，把 分子束射入被加热的底片上而进行 外延生长的。由于其蒸发源、监控 系统和分析系统的高性能和真空环 境的改善，能够得到极高质量的薄 膜单晶体。
• 真空蒸发沉积的过程：
• 1. 蒸发源物质由凝聚相转变为气相； • 2.在蒸发源与基片之间蒸发粒子的输
运；
• 3. 蒸发粒子到到基片后凝结、成核、
长大、成膜
11
• 采用真空沉积镀膜技术，在玻璃
表面形成纳米级微孔结构的二氧化钛 光催化薄膜，在阳光的作用下，产生 电子空穴对，以其特有的强氧化能力， 将玻璃表面的几乎所有的有机物完全 氧化并降解为相应的无害无机物，在 雨水冲刷下便可自洁，从而对环境不 会产生二次污染，同时使玻璃表面具 有超亲水性，从而使玻璃表面具有自 洁、防雾和不易被再被污染的功能。
纳米薄膜材料的制备
• 1.模板法 • 2.分子束外延法 • 3.真空蒸发法 • 4.化学气相沉积法 • 5.其他方法
1
1.模板法合成纳米薄膜 • 纳米颗粒的形成一般可分为两个阶
段：
• 第一是晶核的生成。 • 第二是晶核的长大。
2
• 要制备粒径均匀，结构相同的
纳米颗粒，相当于让烧杯中天文数 字的原子同时形成大小一样的晶核， 并且同时长大到相同的尺寸。因此 为了得到尺寸可控，无团聚的纳米 颗粒，必须找到有效的“窍门”， 来干预化学反应的过程。
3
4
5
2.分子束外延法
• 分子束外延（MBE）技术主要是一种
可以在原子尺度上精确控制外延厚度、 掺杂和界面平整度的超薄层薄膜制备 技术。
• 所谓“外延”就是在一定的单晶体材
料衬底上，沿着衬底的某个指数晶面 向外延伸生长一层单晶薄膜。
6
• 分子束外延是在超高真空条件下，
精确控制原材料的分子束强度，把 分子束射入被加热的底片上而进行 外延生长的。由于其蒸发源、监控 系统和分析系统的高性能和真空环 境的改善，能够得到极高质量的薄 膜单晶体。
光电纳米薄膜的制备课件
4
1.基片架和加热器
5
2. 蒸发料释出的气体
3. 蒸发源 4. 挡板 5. 真空泵 6. 解吸的气体 7.
基片 8. 钟罩
加热方式
螺旋式
电阻加热法
锥形蓝式 舟式
电子轰击加热法
高频感应加热法
辐射加热法
悬浮加热法
2.1.3 Ag-BaO光电薄膜真空沉积制备法
2
34
5
1
11
10
9
1、导轨；2、Ba源；3、样品管 4、正电极；5、Ag源；6、导轨 7、机械泵；8、扩散泵；9、O2源 8 10、沉积薄膜；11、负电极
引言
物理气相沉积（PVD）
真空沉积 离子镀法 离子团束（ICB）
分子束外延（MBE）
化学气相沉积（PVD）
其他
脉冲激光气相沉 积（PLD）
溶胶-凝胶（SolGel）
电沉积
金属有机化学气相沉积 （MOCVD）
微波回旋电子共振化学气 相沉积（MV-ECR-CVD）
直流电弧等离子体喷射法
触媒化学气相沉积（CarCVD）
在层状-岛状中间生长模式中，在最开始一两个原子层厚度 的层状生长之后，生长模式转化为岛状模式。导致这种模式 转变的物理机制比较复杂，但根本的原因应该可以归结为薄 膜生长过程中各种能量的相互消长。
薄膜材料自身相互作用力的大小和薄膜材料原子与基底原子 的相互作用力的大小。
2.4影响薄膜生长和性能的一些因素
大。
原子团中原子间的键能
临界核所 需要原子
数量
原子团中原子与基底原子间的键能 环境条件，如温度、气相等
2.3.3薄膜的形成
一旦大于临界核心尺寸的小岛形成，它接受新的原子而逐渐 长大，而岛的数目则很快达到饱和。小岛像液珠一样互相合 并而扩大，而空出的衬底表面上又形成了新的岛。形成与合 并的过程不断进行，直到孤立的小岛之间相互连接成片，一 些孤立的孔洞也逐渐被后沉积的原子所填充，最后形成薄膜。
纳米材料导论纳米薄膜材料PVD
材料化学系
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纳米材料及纳米工艺
第三章 纳米薄膜材料
薄膜材料之所以能够成为现代材料科学各分支中发展 最为迅速的一个分支，至少有以下三个方面的原因∶
2 3 器每件种的材微料型的化性不能仅都可有以其保局持限器性件。原薄有膜的技功术 1展多能小作的现，材，并为材代打料并接材料科破组使近料灵学了 合之了制活技过 才电更术 去 能备地子强体实的的 复材现发或化有 合料的展其，效 在的功，而他手 一一能特粒且段 起统，别随子天现， ，是着量下在微可 构子器。仅电成以过 仅子件化具将去 需技的运有各需 要术尺动优种要 少的寸的异不众 数发减微特同 几观性个尺的器度复件，杂或薄材一膜块料材集体成料系电或，路其发就器挥可件以每将完种显成成。示分薄出的膜许优技多势术全， 正新避是的免实物单现理一器现材件象和料。系的统薄局微膜限型技性化术的作最为有器效的件技微术型手化段的。 关键技术，是制备这类具有新型功能器件的 有效手段。
聚为微粒，使薄膜沉积过程无法进行，或薄膜质量 太差。
a:纳米复合功能薄膜 b:纳米复合结构薄膜
材料化学系
纳米材料及纳米工艺
第三章 纳米薄膜材料
a:纳米复合功能薄膜：利用纳米粒子所具有的光、电、
磁方面的特异性能，通过复合赋予基体所不具备的性 能，从而获得传统薄膜所没有的功能。
a)电磁学性质
导电薄膜：Au, Ag, Cu, Al, NiCr, NiSi2, NiSi, CoSi2, TiSi2, SnO2 电介质薄：SiO2, CaF, BaF2, Si3N4, AlN, BN, BaTiO3, PZT(PbZr1-xTixO3) ➢半导体薄膜：Si, Ge, C, SiC, GaAs, GaN, InSb, CdTe, CdS, ZnSe
(2021)纳米薄膜材料的制备完美版PPT
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优缺点：
分子束外延法的优点是：生长温度底，能把诸如扩
散这类不希望出现的热激活过程减少到最低；生长速率慢
，外延层厚度可以精确控制，生长表面或界面可以达到原
子级光滑度，因而可以制备极薄的薄膜；超高真空下生长
，与溅射方法相比更容易进行单晶薄膜生长，并为在确定
条件下进行表面研究和外延生长机理的研究创造了条件；
用化学气相沉积法可以制备几乎所有的金属，氧化物、氮化物、碳化合物、复合氧化物等膜材料。
大，有利于在气敏、湿敏及催化方面的应用，可能会使气 纳米材料由于其特殊的性质，近年来引起人们极大的关注。
化学气相沉积是迄今为止气相法制备纳米材料应用最为广泛的方法，该方法是在一个加热的衬底上，通过一种或几种气态元素或化合
技术的发展，由此衍生出来的许多新技术，如金属有机化
学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气
相沉积、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相
沉积等技术。
化学气相沉积法是纳米薄膜材料制备中使用最多的
一种工艺，广泛应用于各种结构材料和功能材料的制备。
用化学气相沉积法可以制备几乎所有的金属，氧化物、氮
纳米薄膜材料的制备
概述：
纳米材料由于其特殊的性质，近年来引起人们极大 的关注。随着纳米科技的发展，纳米材料的制备方法已日 趋成熟。纳米技术对21世纪的信息技术、医学、环境、自 动化技术及能源科学的发展有重要影响,对生产力的发展 有重要作用。
2
按原理可分为：
化学方法
1.化学气相沉积(CVD)； 2.溶胶-凝胶(Sol-Gel)法；
生长的薄膜能保持原来靶材的化学计量比；可以把分析测
试设备，如反射式高能电子衍射仪、四极质谱仪等与生长
系统相结合以实现薄膜生长的原位监测。
优缺点：
分子束外延法的优点是：生长温度底，能把诸如扩
散这类不希望出现的热激活过程减少到最低；生长速率慢
，外延层厚度可以精确控制，生长表面或界面可以达到原
子级光滑度，因而可以制备极薄的薄膜；超高真空下生长
，与溅射方法相比更容易进行单晶薄膜生长，并为在确定
条件下进行表面研究和外延生长机理的研究创造了条件；
用化学气相沉积法可以制备几乎所有的金属，氧化物、氮化物、碳化合物、复合氧化物等膜材料。
大，有利于在气敏、湿敏及催化方面的应用，可能会使气 纳米材料由于其特殊的性质，近年来引起人们极大的关注。
化学气相沉积是迄今为止气相法制备纳米材料应用最为广泛的方法，该方法是在一个加热的衬底上，通过一种或几种气态元素或化合
技术的发展，由此衍生出来的许多新技术，如金属有机化
学缺陷相沉积、热丝化学气相沉积、等离子体辅助化学气
相沉积、等离子体增强化学气相沉积及激光诱导化学气相
沉积等技术。
化学气相沉积法是纳米薄膜材料制备中使用最多的
一种工艺，广泛应用于各种结构材料和功能材料的制备。
用化学气相沉积法可以制备几乎所有的金属，氧化物、氮
纳米薄膜材料的制备
概述：
纳米材料由于其特殊的性质，近年来引起人们极大 的关注。随着纳米科技的发展，纳米材料的制备方法已日 趋成熟。纳米技术对21世纪的信息技术、医学、环境、自 动化技术及能源科学的发展有重要影响,对生产力的发展 有重要作用。
2
按原理可分为：
化学方法
1.化学气相沉积(CVD)； 2.溶胶-凝胶(Sol-Gel)法；
生长的薄膜能保持原来靶材的化学计量比；可以把分析测
试设备，如反射式高能电子衍射仪、四极质谱仪等与生长
系统相结合以实现薄膜生长的原位监测。
第三章纳米薄膜材料.
4 离子镀膜 离子镀就是在镀膜的同时，采用带能离子轰 击基片表面和膜层的镀膜技术。离子轰击的 目的在于改善膜层的性能。离子镀是镀膜与 离子轰击改性同时进行的镀膜过程。
3.2.2化学气相沉积(CVD)
化学气相沉积方法利用气相反应，在高温、等离子或激光辅
助等条件下控制反应气压、气流速率、基片材料温度等因素， 从而控制纳米微粒薄膜的成核生长过程；或者通过薄膜后处 理，控制非晶薄膜的晶化过程，从而获得纳米结构的薄膜材 料。 CVD的原理：用CVD法制备薄膜材料是通过赋予原料气体 以不同的能量使其发生各种化学反应，在基片上析出非挥发 性的反应产物。在制备半导体、氧化物、氮化物、碳化物纳 米薄膜材料中得到广泛应用。
3.1.2 电学性质P49
3.1.2 磁阻效应 材料的电阻值随磁化状态变化的现象称为磁(电) 阻效应，对非磁性金 属，其值甚小，在铁磁金属与合金中发现有较大的数值。铁镍合金磁 阻效应可达2％—3％，且为各向异性。利用巨磁阻效应制成的读出磁 头可显著提高磁盘的存储密度，利用巨磁阻效应制作磁阻式传感器可 大大提高灵敏度。因此，巨磁阻材料有良好的应用前景。
2.真空蒸发制膜 在高真空中用加热蒸发的方法使源物质转化 为气相，然后凝聚在基体表面的方法称为蒸 发制膜，简称蒸镀。 3．溅射制膜 溅射制膜是指在真空室中，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。
(1)离子溅射 当入射离子的能量在l00eV—l0keV范围时，离子会 从固体表面进入固体的内部，与构成固体的原子和 电子发生碰撞。如果反冲原子的一部分到达固体的 表面，且具有足够的能量，那么这部分反冲原子就 会克服逸出功而飞离固体表面，这种现象即离子溅 射。 (2)溅射制膜技术的应用 溅射制膜法的广泛应用性。溅射制膜法适用性非常 之广。就薄膜的组成而言，单质膜、合金膜、化合 物膜均可制作。就薄膜材料的结构而言，多晶膜、 单晶膜、非晶膜都行
纳米材料简介及其应用ppt课件
ppt课件
6
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
(2) 纳米科技将引发一场新的工业革命
• 纳米技术是80年代初迅 速发展起来的前沿学科， 它使人们认识、改造微观 世界的水平提高到了一个 新的高度。纳米技术将用 于下一代的微电子器件即 纳米电子器件，使未来的 电脑、电视机、卫星、机 器人等的体积变得越来越 小.
其次，由于纳米科技是对人 类认知领域新疆域的开拓，人 类将面临对新理论和新发现重 新学习和理解的任务。
ppt课件
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
再次，从人类未来发展的角度看，可持续发展将是人 类社会进步的唯一选择。纳米科技推动产品的微型化、高 性能化和与环境友好化，这将极大节约资源和能源，减少 人类对其过分依赖，并促进生态环境的改善。这将在新的 层次上为可持续发展的理论变为现实提供物质和技术保证。
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
纳米电子器件中最有应用前景的是量子元器件。这 种利用量子效应制作的器件不仅体积小，还具有高速、 低耗和电路简化的特点。纳米电子学中另一个有趣的研 究热点是所谓的单电子器件,在单电子器件中，利用库仑 阻塞效应，甚至能够对电子一个一个的加以控制，这有 可能开发出单电子的数字电路或存储器。开发单电子晶 体管, 只要控制一个电子的行动即可完成特定功能,使功耗 降低到原来的1000—10000分之一。
第四章 二维纳米结构――薄膜材料PPT课件
2Pa)，沉积物与残余气体分子很少碰撞，基本上是从源物质直
线到达基片，沉积速率较快；若真空度过低，沉积物原子频繁
碰撞会相互凝聚为微粒，使薄膜沉积过程无法进行，或薄膜质
量太差。
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(3) 气相物质的沉积 气相物质在基片上的沉积是一个凝聚过程。根据凝
聚条件的不同，可以形成非晶态膜、多晶膜或单晶膜。若 在沉积过程中，沉积物原子之间发生化学反应形成化合物 膜，称为反应镀。若用具有一定能量的离子轰击靶材，以 求改变膜层结构与性能的沉积过程称离子镀。
化学气相沉积方法作为常规的薄膜制备方法之一，目前较 多地被应用于纳米微粒薄膜材料的制备，包括常压、低压、等 离子体辅助气相沉积等。
该方法通过在高温、等离子或激光辅助等条件下控制反应
气压、气流速率、基片材料温度等因素，从而控制纳米微粒薄
膜的成核生长过程；或者通过薄膜后处理，控制非晶薄膜的晶
化过程，从而获得纳米结构的薄膜材料。
另一种是在真空室中，利用离子束轰击靶表面，使溅射击 的粒子在基片表面成膜，这称为离子束溅射。离子束要由特制 的离子源产生，离子源结构较为复杂，价格较贵，只是在用于 分析技术和制取特殊的薄膜时才采用离子束溅射。
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溅射过程的物理模型
入射离子
+ 真空
溅射粒子 （离子或中性粒子）
靶材固体
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4-3 纳米薄膜材料制备技术
纳米薄膜制备方法分类： 按原理：可分为物理方法和化学方法和分子组装法（又称 物理化学法）三大类 按物质形态：主要有气相法和液相法两种
2020/11/28
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分子组装法
SA膜技术 LB膜技术
纳米纤维(PVC)ppt课件
去离子水： pH 5~8.5、硅胶含量<0.2毫克/升 分散剂（成粒剂）： 主分散剂、辅助分散剂
引发剂： 反应温度（50~60oC)条件下半衰期约2h
其它 助剂
链终止剂： 聚合级双酚A、叔丁基ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ苯二酚、α-甲基苯乙烯等 链转移剂： 硫醇、巯基乙醇 抗鱼眼剂： 苯甲醚的叔丁基、羟基衍生物
防粘釜剂： 苯胺染料、蒽醌染料等的混合溶液，这些染料与某些有机 酸的络合物
好，易保存
硬PVC：不含柔软 剂，脆性高，不易
保存
碳原子为锯齿形排列，所有原子 均以σ键相连。所有碳原子均为 sp3杂化。
密度 1380 kg/m3 杨氏弹性模量(E) 2900-3400 MPa 拉伸强度(σt) 50-80 MPa
Elongation @ break 20-40%
Notch test 2-5 kJ/m2 玻璃转变温度 87℃ 熔点 212℃
20世纪90年代以来，由于全球 油价上涨、环境污染问题日益 恶化使乙烯供应受到限制，电 石法成为企业PVC生产的首选
工艺
方法二原料：原油 、乙烯
1.石油的储量及油价是 PVC乙烯法的重要因素 2.三废的处理不当严重
污染环境
乳液聚合 本体聚合
其他方法
悬浮聚合
悬浮法聚氯乙烯生产
单体 ：乙炔、乙烯
原料
电石水解法
H g C l2
C H C H +H C l
C H 2C H C l
乙烯平衡氯化法
主要方法
直接氯化反应
C H 2 C H 2 + 2 H C l C l C H 2 C H 2 C l
氧氯化反应
H 2 C C H 2 + 2 H C l + 1 / 2 O 2 C l C H 2 C H 2 C l + H 2 O
纳米薄膜制备PPT课件
(b)电沉积法．一般Ⅱ-Ⅵ族半导体薄膜可用此 法制备。
(1)纳米薄膜的制备方法
(ⅱ)气相法 (a)高速超微粒子沉积法(气体沉积法)． 基本原理是：用蒸发或溅射等方法获得
超微粒子，用一定气压的惰性气体作载 流气体，通过喷嘴，在基板上沉积成 膜．
(a)高速超微粒子沉积法
美国喷气制造公司采 用该工艺成功地制备 出纳米多层膜，陶瓷 -有机膜、颗粒膜 等．右图是他们采用 气体沉积法中的多喷 嘴，转动衬底制备微 粒的示意图。
(a)高速超微粒子沉积法
日本真空冶金公司的 Seichio Kashu等人用 的设备如右图所 示．他们用此方法制 备了各种金属纳米薄 膜．
(b)直接沉积法
是当前制备纳米薄膜普遍采用的方法，
基本原理：把纳米粒子直接沉淀在低温 基片上．
制备方法主要有三种：惰性气体蒸发法、 等离子溅射法和辉光放电等离子诱导化 学气相沉积法．
金属及合金超微粉涂层材料
采用电解、还原、喷雾等方法，生产出金属及 合金超微粉，然后作为单独的金属(合金)涂层、 金属复合涂层或金属基复合涂层。
金属及合金超微粉涂层材料
几种不同的金属以一定的包覆形式，形成金属复合超微粉 涂层材料，如镍包铝、铝包镍等。复合超微粉根据粉体的 结构形式分为包覆型和非包覆(即混合方式)型，包覆型又 存在完全包覆和部分包覆，如下图所示。
这种镶嵌膜(embadded film)是把金属纳米粒 子镶嵌在高聚物的基 体中．
其装置的示意图如右 图所示．
(c)气相法制备纳米薄膜的几个主要影响因素
(Ⅰ)衬底(基片)的影响(包括衬底材质的 选择和温度的影响)．
(Ⅱ)制备方法的影响．
表9-3 四种不同沉积法得的Ti纳米膜的结构
方法 蒸发法 离子束法 磁控溅射法 电子回旋共振等离子溅射法
(1)纳米薄膜的制备方法
(ⅱ)气相法 (a)高速超微粒子沉积法(气体沉积法)． 基本原理是：用蒸发或溅射等方法获得
超微粒子，用一定气压的惰性气体作载 流气体，通过喷嘴，在基板上沉积成 膜．
(a)高速超微粒子沉积法
美国喷气制造公司采 用该工艺成功地制备 出纳米多层膜，陶瓷 -有机膜、颗粒膜 等．右图是他们采用 气体沉积法中的多喷 嘴，转动衬底制备微 粒的示意图。
(a)高速超微粒子沉积法
日本真空冶金公司的 Seichio Kashu等人用 的设备如右图所 示．他们用此方法制 备了各种金属纳米薄 膜．
(b)直接沉积法
是当前制备纳米薄膜普遍采用的方法，
基本原理：把纳米粒子直接沉淀在低温 基片上．
制备方法主要有三种：惰性气体蒸发法、 等离子溅射法和辉光放电等离子诱导化 学气相沉积法．
金属及合金超微粉涂层材料
采用电解、还原、喷雾等方法，生产出金属及 合金超微粉，然后作为单独的金属(合金)涂层、 金属复合涂层或金属基复合涂层。
金属及合金超微粉涂层材料
几种不同的金属以一定的包覆形式，形成金属复合超微粉 涂层材料，如镍包铝、铝包镍等。复合超微粉根据粉体的 结构形式分为包覆型和非包覆(即混合方式)型，包覆型又 存在完全包覆和部分包覆，如下图所示。
这种镶嵌膜(embadded film)是把金属纳米粒 子镶嵌在高聚物的基 体中．
其装置的示意图如右 图所示．
(c)气相法制备纳米薄膜的几个主要影响因素
(Ⅰ)衬底(基片)的影响(包括衬底材质的 选择和温度的影响)．
(Ⅱ)制备方法的影响．
表9-3 四种不同沉积法得的Ti纳米膜的结构
方法 蒸发法 离子束法 磁控溅射法 电子回旋共振等离子溅射法
纳米纤维(PVC)ppt课件
PVC生产本体聚合法
第一阶段
第二阶段
第三阶段
第四阶段
预聚釜中加人定 量的VCM单体、 引发剂和添加剂，
经加热后在强 搅拌(作用下， 釜内保持恒定的 压力和温度进
行预聚合
聚合釜在接收到预 聚合的“种子”后，
再加人一定量的 VCM单体、添加剂 和引发剂，在这些 “种子”的基础上继
续聚合，在低速 搅拌的作用下，
纳米纤维
COTENT
1.纳米纤维材料简介 2.典型纳米纤维材料及性能 3.纳米纤维材料的制备方法 4.纳米纤维材料的应用前景
直径为纳米尺度而长度较大的线状 材料，广义上讲包括纤维直径为纳米量 级的超细纤维，还包括将纳米颗粒填充 到普通纤维中对其进行改性来自纤维。PVCPVC
软PVC：含柔软 剂脆性低，柔韧性
好，易保存
硬PVC：不含柔软 剂，脆性高，不易
保存
碳原子为锯齿形排列，所有原子 均以σ键相连。所有碳原子均为 sp3杂化。
密度 1380 kg/m3 杨氏弹性模量(E) 2900-3400 MPa 拉伸强度(σt) 50-80 MPa
Elongation @ break 20-40%
Notch test 2-5 kJ/m2 玻璃转变温度 87℃ 熔点 212℃
20世纪90年代以来，由于全球 油价上涨、环境污染问题日益 恶化使乙烯供应受到限制，电 石法成为企业PVC生产的首选
工艺
方法二原料：原油 、乙烯
1.石油的储量及油价是 PVC乙烯法的重要因素 2.三废的处理不当严重
污染环境
乳液聚合 本体聚合
其他方法
悬浮聚合
悬浮法聚氯乙烯生产
单体 ：乙炔、乙烯
原料
去离子水： pH 5~8.5、硅胶含量<0.2毫克/升 分散剂（成粒剂）： 主分散剂、辅助分散剂
纳米薄膜的特性及应用(共11张PPT)
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
第七页，共11页。
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
ｎ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)．
第六页，共11页。
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。
低基片摩擦系数,具有较好的耐磨性能.
第四页，共11页。
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，
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 温气敏材料进行开发利用。
图6. ZnO薄膜对CH3OH、C2H5OH、 C3H7OH的响应-特性曲线
第八页，共11页。
5.催化特性
RuO2/TiO2 纳米薄膜催化特性[6]
第七页，共11页。
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
ｎ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)．
第六页，共11页。
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。
低基片摩擦系数,具有较好的耐磨性能.
第四页，共11页。
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，
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 温气敏材料进行开发利用。
图6. ZnO薄膜对CH3OH、C2H5OH、 C3H7OH的响应-特性曲线
第八页，共11页。
5.催化特性
RuO2/TiO2 纳米薄膜催化特性[6]
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Seminar的总结
• 1 ppt 的制作 • 2 对论文的理解 • 3 声音，表情，动作
材料化学系
第三章 纳米薄膜材料
材料化学系
薄膜材料是相对于体材料而言的，是 人们采用特殊的方法，在体材料的表面沉积 或制备的一层性质于体材料完全不同的物质 层。薄膜材料受到重视的原因在于它往往具 有特殊的材料性能或材料组合。
2. 蒸镀(Evaporation)
定义：在高真空中用加热蒸发的方法使源物质转化为气相， 然后凝聚在基体表面的方法。(见书上p52图)
<真空镀膜技术与设备设计安装及操作维护实用手册>
(1)蒸镀原理
在高真空中，将源物质加 热到高温，相应温度下的 饱和蒸气向上散发。
若真空度过低，沉积物原子频繁碰撞会相
互凝聚为微粒，使薄膜沉积过程无法进行，或薄膜 质量太差。
(3)气相物质的沉积
气相物质在基片上的沉积是一个凝聚过程。 根据凝聚条件的不同，可以形成非晶态膜、 多晶膜或单晶膜。
若在沉积过程中，沉积物原子之间发生化学 反应形成化合物膜，称为反应镀。
若用具有一定能量的离子轰击靶材，以求改 变膜层结构与性能的沉积过程称为离子镀。
材料化学系
纳米薄膜的分类
A：由纳米粒子组成(或堆砌而成)的薄膜。 B：在纳米粒子间有较多的孔隙或无序原子或另一种材料，即纳 米复合薄膜
由特征维度尺寸为纳米数量级（1－100nm）的组元镶嵌于不 同的基体里所形成的复合薄膜材料。
“纳米复合薄膜” 按用途可分为两大类：
a:纳米复合功能薄膜 b:纳米复合结构薄膜
材料化学系
b:纳米复合结构薄膜：通过纳米粒子复合
提高a)机硬械度方，面磨的损性，摩能擦
TiN, CrN, ZrN, TiC, CrC, ZrC, Diamond b)腐蚀 Au, Zn, Sn, Ni-Cr, TiN, BN
材料化学系
纳米粒子：金属、半导体、绝缘体、有机高分子 “纳米复合薄膜”
基体材料： 不同于纳米粒子的任何材料
➢超导薄膜：YBCO (YBa2Cu3O7)
➢磁性薄膜： Co-Cr, Mn-Bi, GdTbFe,
La1-xCax(Srx)MnO3
➢压电薄膜：AlN, ZnO, LiNbO3, BaTiO3, PbTiO3
b) 光学性质
➢吸收，反射，增透膜： Si, CdTe, GaAs, CuInSe2, MgF ➢发光膜： ZnS, ZnSe, AlxGa1-xAs, GaN, SiC ➢装饰膜：TiN/TiO2/Glass, Au, TiN
1．气相沉积的基本过程 (1)气相物质的产生 (2)气相物质的输运 (3)气相物质的沉积
(1)气相物质的产生
1 Evaporation
Substrate Cloud Material Vacuum chamber
Heater
2 Sputtering
Material Plasma
Substrate
✓使 沉 积 物 加 热 蒸 发 ， 这 种 方 法 称 为 蒸 发 镀 膜
/
/
不含应力
/
纯度
整体性
-沉积膜必须材质连续、不含针孔
-膜层的厚度影响：电阻，薄层易含针孔，机械强度较弱
-覆盖阶梯形状特别重要，膜层厚度维持不变的能力
材料化学系
圖4 沈積層在 (b) 階梯處變薄
3．2．1物理气相沉积法Physical Vapor Deposition
物理气相沉积(PVD)方法作为一类常规的薄膜制 备手段被广泛地应用于纳米薄膜的制备与研究工 作中，PVD包括蒸镀、电子束蒸镀、溅射等。
复合薄膜系列： 金属／绝缘体、半导体／绝缘体、金属／半导体、 金属／高分子、半导体／高分子
材料化学系
3．2纳米薄膜材料制备技术
材料化学系
1、物理方法
1）、真空蒸发(单源单层蒸发；单源多层蒸发； 多源反应共蒸发)
2）、磁控溅射 3）、离子束溅射（单离子束(反应)溅射；双离 子束(反应)溅射；多离子束反应共溅射） 4）、分子束外延(MBE)
材料化学系
返回
薄膜材料之所以能够成为现代材料科学各分支中发展 最为迅速的一个分支，至少有以下三个方面的原因∶
23 器每件种的材微料型的化性不能仅都可有以其保局持限器性件。原薄有膜的技功术 1展多能小作的，材，并现材为打料接并代材料破组近使科料灵了 合学之了活制过 才技电更去 能备地术子强体 实的复的材现化或合有发料的其，展效在的功他而，手一一能且粒特起段统，别子随，，天现是量着下在可构微器子。仅成以电过仅化件将具子去 需运的技各有需 要动尺术种优要 少的寸的不异众 数发微减同特 几观性个尺的器度复件，杂或薄材一膜块料材集体成料系电或，路其发就器挥可件每以将完种显成成。示分薄出的膜许优技多势术全， 正新避是的免实物单现理一器现材件象和料。系的统薄局微膜限型技性化术的作最为有器效的件技微术型手化段的。 关键技术，是制备这类具有新型功能器材料化学系
2、化学方法
1）化学气相沉积(CVD)：金属有机物化学气相沉 积；热解化学气相沉积；等离子体增强化学气相 沉积；激光诱导化学气相沉积；微波等离子体化 学气相沉积。
2) 溶胶-凝胶法
3)电镀法
金属有机物化学沉积
材料化学系
薄膜性质参数
厚度均匀度
表面平坦度粗糙度
成分晶粒尺寸
材料化学系
a:纳米复合功能薄膜：利用纳米粒子所具有的光、
电、磁方面的特异性能，通过复合赋予基体所不具 备的性能，从而获得传统薄膜所没有的功能。
a)电磁学性质
导电薄膜：Au, Ag, Cu, Al, NiCr, NiSi2, NiSi, CoSi2, TiSi2, SnO2 电介质薄：SiO2, CaF, BaF2, Si3N4, AlN, BN, BaTiO3, PZT(PbZr1-xTixO3) ➢半导体薄膜：Si, Ge, C, SiC, GaAs, GaN, InSb, CdTe, CdS, ZnSe
Evaporation ；
✓用具有一定能量的粒子轰击靶材料，从靶材上击出沉积 物原子，称为溅射镀膜Sputtering。
材料化学系
(2)气相物质的输运
在真空中进行
目的：避免气体碰撞妨碍沉积物到达基片。
在高真空度的情况下(真空度≤10-2Pa)，沉
积物与残余气体分子很少碰撞，基本上是从源物质 直线到达基片，沉积速率较快；
• 1 ppt 的制作 • 2 对论文的理解 • 3 声音，表情，动作
材料化学系
第三章 纳米薄膜材料
材料化学系
薄膜材料是相对于体材料而言的，是 人们采用特殊的方法，在体材料的表面沉积 或制备的一层性质于体材料完全不同的物质 层。薄膜材料受到重视的原因在于它往往具 有特殊的材料性能或材料组合。
2. 蒸镀(Evaporation)
定义：在高真空中用加热蒸发的方法使源物质转化为气相， 然后凝聚在基体表面的方法。(见书上p52图)
<真空镀膜技术与设备设计安装及操作维护实用手册>
(1)蒸镀原理
在高真空中，将源物质加 热到高温，相应温度下的 饱和蒸气向上散发。
若真空度过低，沉积物原子频繁碰撞会相
互凝聚为微粒，使薄膜沉积过程无法进行，或薄膜 质量太差。
(3)气相物质的沉积
气相物质在基片上的沉积是一个凝聚过程。 根据凝聚条件的不同，可以形成非晶态膜、 多晶膜或单晶膜。
若在沉积过程中，沉积物原子之间发生化学 反应形成化合物膜，称为反应镀。
若用具有一定能量的离子轰击靶材，以求改 变膜层结构与性能的沉积过程称为离子镀。
材料化学系
纳米薄膜的分类
A：由纳米粒子组成(或堆砌而成)的薄膜。 B：在纳米粒子间有较多的孔隙或无序原子或另一种材料，即纳 米复合薄膜
由特征维度尺寸为纳米数量级（1－100nm）的组元镶嵌于不 同的基体里所形成的复合薄膜材料。
“纳米复合薄膜” 按用途可分为两大类：
a:纳米复合功能薄膜 b:纳米复合结构薄膜
材料化学系
b:纳米复合结构薄膜：通过纳米粒子复合
提高a)机硬械度方，面磨的损性，摩能擦
TiN, CrN, ZrN, TiC, CrC, ZrC, Diamond b)腐蚀 Au, Zn, Sn, Ni-Cr, TiN, BN
材料化学系
纳米粒子：金属、半导体、绝缘体、有机高分子 “纳米复合薄膜”
基体材料： 不同于纳米粒子的任何材料
➢超导薄膜：YBCO (YBa2Cu3O7)
➢磁性薄膜： Co-Cr, Mn-Bi, GdTbFe,
La1-xCax(Srx)MnO3
➢压电薄膜：AlN, ZnO, LiNbO3, BaTiO3, PbTiO3
b) 光学性质
➢吸收，反射，增透膜： Si, CdTe, GaAs, CuInSe2, MgF ➢发光膜： ZnS, ZnSe, AlxGa1-xAs, GaN, SiC ➢装饰膜：TiN/TiO2/Glass, Au, TiN
1．气相沉积的基本过程 (1)气相物质的产生 (2)气相物质的输运 (3)气相物质的沉积
(1)气相物质的产生
1 Evaporation
Substrate Cloud Material Vacuum chamber
Heater
2 Sputtering
Material Plasma
Substrate
✓使 沉 积 物 加 热 蒸 发 ， 这 种 方 法 称 为 蒸 发 镀 膜
/
/
不含应力
/
纯度
整体性
-沉积膜必须材质连续、不含针孔
-膜层的厚度影响：电阻，薄层易含针孔，机械强度较弱
-覆盖阶梯形状特别重要，膜层厚度维持不变的能力
材料化学系
圖4 沈積層在 (b) 階梯處變薄
3．2．1物理气相沉积法Physical Vapor Deposition
物理气相沉积(PVD)方法作为一类常规的薄膜制 备手段被广泛地应用于纳米薄膜的制备与研究工 作中，PVD包括蒸镀、电子束蒸镀、溅射等。
复合薄膜系列： 金属／绝缘体、半导体／绝缘体、金属／半导体、 金属／高分子、半导体／高分子
材料化学系
3．2纳米薄膜材料制备技术
材料化学系
1、物理方法
1）、真空蒸发(单源单层蒸发；单源多层蒸发； 多源反应共蒸发)
2）、磁控溅射 3）、离子束溅射（单离子束(反应)溅射；双离 子束(反应)溅射；多离子束反应共溅射） 4）、分子束外延(MBE)
材料化学系
返回
薄膜材料之所以能够成为现代材料科学各分支中发展 最为迅速的一个分支，至少有以下三个方面的原因∶
23 器每件种的材微料型的化性不能仅都可有以其保局持限器性件。原薄有膜的技功术 1展多能小作的，材，并现材为打料接并代材料破组近使科料灵了 合学之了活制过 才技电更去 能备地术子强体 实的复的材现化或合有发料的其，展效在的功他而，手一一能且粒特起段统，别子随，，天现是量着下在可构微器子。仅成以电过仅化件将具子去 需运的技各有需 要动尺术种优要 少的寸的不异众 数发微减同特 几观性个尺的器度复件，杂或薄材一膜块料材集体成料系电或，路其发就器挥可件每以将完种显成成。示分薄出的膜许优技多势术全， 正新避是的免实物单现理一器现材件象和料。系的统薄局微膜限型技性化术的作最为有器效的件技微术型手化段的。 关键技术，是制备这类具有新型功能器材料化学系
2、化学方法
1）化学气相沉积(CVD)：金属有机物化学气相沉 积；热解化学气相沉积；等离子体增强化学气相 沉积；激光诱导化学气相沉积；微波等离子体化 学气相沉积。
2) 溶胶-凝胶法
3)电镀法
金属有机物化学沉积
材料化学系
薄膜性质参数
厚度均匀度
表面平坦度粗糙度
成分晶粒尺寸
材料化学系
a:纳米复合功能薄膜：利用纳米粒子所具有的光、
电、磁方面的特异性能，通过复合赋予基体所不具 备的性能，从而获得传统薄膜所没有的功能。
a)电磁学性质
导电薄膜：Au, Ag, Cu, Al, NiCr, NiSi2, NiSi, CoSi2, TiSi2, SnO2 电介质薄：SiO2, CaF, BaF2, Si3N4, AlN, BN, BaTiO3, PZT(PbZr1-xTixO3) ➢半导体薄膜：Si, Ge, C, SiC, GaAs, GaN, InSb, CdTe, CdS, ZnSe
Evaporation ；
✓用具有一定能量的粒子轰击靶材料，从靶材上击出沉积 物原子，称为溅射镀膜Sputtering。
材料化学系
(2)气相物质的输运
在真空中进行
目的：避免气体碰撞妨碍沉积物到达基片。
在高真空度的情况下(真空度≤10-2Pa)，沉
积物与残余气体分子很少碰撞，基本上是从源物质 直线到达基片，沉积速率较快；