作业习题：一、名词解释1. 胶体(Colloid)：胶体是一种分散相粒径很小的分散体系，分散相粒子的重量可以忽略不计，粒子之间的相互作用主要是短程作用力。

2. 溶胶：是具有液体特征的胶体体系，是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中，不停地进行布朗运动的体系。

分散粒子是固体或者大分子颗粒，分散粒子的尺寸在1~100nm之间，这些固体颗粒一般由103~109个原子组成。

3. 凝胶(Gel)：凝胶是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网络骨架，骨架孔隙中充满液体或气体，凝胶中分散相含量很低，一般在1%~3%之间。

4. 溶胶－凝胶法(Sol-gel)：是采用具有高化学活性的含材料成分的液体化合物为前驱体（通常是金属有机醇盐或无机化合物），在液相下将这些原料均匀混合，并进行一系列的水解、缩聚化学反应，通过抑制各种反应条件，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经过陈化，胶粒间缓慢聚合，形成了三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成了凝胶。

凝胶再经过低温干燥，脱去其间溶剂而成为一种多孔空间结构的干凝胶或气凝胶，最后，经过烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

5. 多孔材料：是由形成材料本身基本构架的连续固相和形成孔隙的流体所组成。

6. 水解度R：是水和金属醇盐物质的量比，即溶胶－凝胶反应过程中加水的量的多少。

二、填空题1.溶胶通常分为亲液型和憎液型两类。

2. 材料制备方法主要有物理方法和化学方法。

3. 化学方法制备材料的优点是可以从分子尺度控制材料的合成。

4. 由于界面原子的自由能比内部原子高，因此溶胶是热力学不稳定体系，若无其它条件限制，胶粒倾向于自发凝聚，达到低比表面状态。

5. 溶胶稳定机制为胶体稳定的DLVO理论。

6. 计算颗粒间范德华力通常用的两种模型为平板粒子模型、球型粒子模型。

7. 溶胶稳定机制中增加粒子间能垒通常用的三个基本途径是使胶粒带表面电荷、利用空间位阻效应、利用溶剂化效应。

8. 溶胶的凝胶化过程包括脱水凝胶化和碱性凝胶化两类。

9. 溶胶－凝胶制备材料工艺的机制大体可分为三种类型传统胶体型、无机聚合物型、络合物型。

10. 搅拌器的种类有电力搅拌器和磁力搅拌器。

11. 溶胶凝胶法中固化处理分为干燥和热处理。

12. 对于金属无机盐的水溶液，前驱体的水解行为还会受到金属离子半径的大小、电负性和配位数等多种因素的影响。

课后习题一、名词解释1、水热法：是指在特制的密闭反应器（高压釜）中，采用水溶液作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压），创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解，并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。

2、溶剂热法：将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒（例如：有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等），采用类似于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料。

3、超临界流体：是指温度及压力都处于临界温度和临界压力之上的流体。

在超临界状态下，物质有近于液体的溶解特性以及气体的传递特性：粘度约为普通液体的0.1～0.01；扩散系数约为普通液体的10～100倍；密度比常压气体大102～103倍。

4、超临界水：是指温度和压力分别高于其临界温度（647K）和临界压力（22.1MPa），而密度高于其临界密度（0.32g/cm3）的水。

5、微波水热合成：微波加热是一种内加热，具有加热速度快,加热均匀无温度梯度，无滞后效应等特点。

微波对化学反应作用是非常复杂的；但有一个方面是反应物分子吸收了微波能量，提高了分子运动速度，致使分子运动杂乱无章，导致熵的增加，降低了反应活化能。

二、填空1、在溶剂热条件下，溶剂的物理化学性质如密度、介电常数、粘度、分散作用等相互影响，与通常条件下相差很大。

相应的，它不但使反应物(通常是固体)的溶解、分散过程及化学反应活性大为增强，使得反应能够在较低的温度下发生；而且由于体系化学环境的特殊性，可能形成以前在常规条件下无法得到的亚稳相。

2、超临界流体的密度、溶剂化能力、粘度、介电常数、扩散系数等物理化学性质随温度和压力的变化一十分敏感，即在不改变化学组成的情况下，其性质可由压力来连续调节。

3、在一般情况下，水是极性溶剂，可以很好的溶解包括盐在内的大多数电解质，对气体和大多数有机物则微溶或不溶，水的密度几乎不随压力改变。

4、微波水热的显著特点是可以将反应时间大大降低，反应温度也有所下降，从而在水热过程中能以更低的温度和更短的时间进行晶核的形成和生长，反应温度和时间的降低,限制了产物微晶粒的进一步长大，有利于制备超细粉体材料。

5、物质的介电常数越大，吸收微波的能力越强,在相同时间内的升温越大。

在微波场中，能量在体系内部直接转化，水和醇类都有过热的现象出现。

6、水热法是在百余年前由地质学家模拟地层下的水热条件研究某些矿物和岩石的形成原因，在实验室内进行仿地水热合成时产生的。

7、水热法常用氧化物或者氢氧化物或凝胶体作为前驱物，以一定的填充比进入高压釜，它们在加热过程中溶解度随温度升高而增大，最终导致溶液过饱和，并逐步形成更稳定的新相。

反应过程的驱动力是最后可溶的前驱体或中间产物与最终产物之间的溶解度差，即反应向Gibbs 焓减小的方向进行。

3、晶粒粒度是衡量粉体性能的一项重要指标，其大小的改变直接影响粉体的特性。

尤其是粉体的晶粒度减小到纳米级时，粉体的特性产生较大的变化。

因此降低粉体的晶粒粒度对制备纳米粉体和纳米陶瓷具有十分重要的意义。

8、影响水热反应的因素有温度、压力、保温时间及溶液组分、pH 值、有无矿化剂和矿化剂种类。

所有这些因素都将影响最终产物的大小、形貌、物相等性质。

水热反应温度是化学反应和晶体生长的重要影响因素，它决定反应速率常数的大小。

9、溶剂的选择更是至关重要的，溶剂种类繁多，反应溶剂的溶剂化性质的最主要参数为溶剂极性，其定义为所有与溶剂-溶质相互作用有关的分子性质的总和（如：库仑力、诱导力、色散力、氢键、和电荷迁移力等）。

课后习题一．名词解释1.等离子体增强的反应沉积：在低真空条件下，利用直流电压（DC）、交流电压（AC）、射频（RF）、微波（MW）或电子回旋共振（ECR）等方法实现气体辉光放电在沉积反应器中产生等离子体。

2. 边界层：所谓边界层，就是流体及物体表面因流速、浓度、温度差距所形成的中间过渡范围。

3．扩散：从热力学的角度来看，为了使系统内的分子分布最大的随机化，从而使系统的自由能下降，高浓度断的气体分子将向低浓度端移动，以便平衡两处的浓度差据，这个现象便称为“扩散”。

4.APCVD：所谓的APCVD，顾名思义，就是在压力接近常压下进行CVD反应的一种沉积方式。

5. LPCVD：低压CVD的设计就是将反应气体在反应器内进行沉积反应时的操作能力，降低到大约100Torr(1Torr=133.332Pa)一下的一种CVD反应。

利用在低压下进行反应的特点，以LPCVD法来沉积的薄膜，将具备较佳的阶梯覆盖能力。

6．PECVD：在低真空的条件下，利用硅烷气体、氮气（或氨气）和氧化亚氮，通过射频电场而产生辉光放电形成等离子体，以增强化学反应，从而降低沉积温度，在辉光放电的低温等离子体内，“电子气”的温度约比普通气体分子的平均温度高10～100倍，即当反应气体接近环境温度时，电子的能量足以使气体分子键断裂并导致化学活性粒子（活化分子、离子、原子等基团）的产生，使本来需要在高温下进行的化学反应由于反应气体的电激活而在相当低的温度下即可进行，也就是反应气体的化学键在低温下就可以被打开。

所产生的活化分子、原子集团之间的相互反应最终沉积生成薄膜。

人们把这种过程称之为等离子增强的化学气相沉积PCVD或PECVD，称为等离子体化学气相沉积，或等离子体化学蒸汽沉积。

二．填空1以化学工程的角度来看，任何流体的传递或输送现象，都会涉及到动量的传递、动量的传递及质量的传递的传递现象。

2基本上，CVD工艺并不希望反应气体以湍流的形式流动，因为湍流会扬起反应室内的微粒或微尘，使沉积薄膜的品质受到影响。

因此大多数的CVD设计都倾向于使气体在反应室里的流动以层流来进行，使反应的稳定性提高。

3 APCVD的操作压力接近1atm(101325Pa)，按照气体分子的平均自由径来推断，此时的气体分子间碰撞频率很高，是属于均匀成核的“气相反应”很容易发生，而产生微粒。

因此在工业界APCVD的使用，大都集中在对微粒的忍受能力较大的工艺上，例如钝化保护处理。

4在MOCVD过程中，金属有机源（MO源）可以在热解或光解作用下，在较低温度沉积出相应的各种无机材料，5激光化学气相沉积膜生成的特点由总压力、流速、喷嘴角度、形状尺寸、表面温度、激光参数及决定，因而能够调整这些参数来精确控制激光化学气相沉积处理的结果。

三．选择1下面选项（ D ）不是常压单晶外延和多晶薄膜沉积装置A卧室反应器 B立式反应器 C桶式反应器 D模块式反应器2以热壁LPCVD进行沉积的材料主要有，错误选项（C）A多晶硅 B二氧化硅 C单晶硅 D氮化硅等3等离子体增强CVD装置通过等离子增强使CVD技术的沉积温度下降几百度，甚至有时可以在室温的衬底上得到CVD薄膜。

（C）不是（PECVD）装置。

A电感式 B扩散电容C竖式反应式 D圆平板电容式4制造集成电路的硅片上往往需要沉积多层薄膜，利用（A）的沉积反应可以拼装组合，分别在不同的反应室中沉积不同的薄膜。

A模块式 B履带式 C桶罐式 D热壁LPCVD5气相法生成超微粒子包括气相下的均匀成核和长大，均匀成核必须有高的（B），成分蒸发冷凝时的过饱和比是实际的蒸气压P和在此温度下的平衡蒸气压P0之比P/P0，而通过气体成分的化学反应析出固体时的过饱和比RS与析出反应的平衡常数K成正比例。

A扩散速度 B 饱和度 C 反应温度 D 反应气体浓度课后习题一、名词解释1. 化学气相沉积: 化学气相沉积乃是通过化学反应的方式，利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。

简单来说就是：两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内,然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到基片表面上。

2. 物理气相沉积: 以物理机制来进行薄膜沉积而不涉及化学反应的制程技术，所谓物理机制是物质的相变化现象，如蒸镀(Evaporation)，蒸镀源由固态转化为气态溅镀（Sputtering），蒸镀源则由气态转化为电浆态。

3. 氧化还原反应沉积: 一些元素的氢化物有机烷基化合物常常是气态的或者是易于挥发的液体或固体，便于使用在CVD技术中。

如果同时通入氧气，在反应器中发生氧化反应时就沉积出相应于该元素的氧化物薄膜。