应用：超大规模集成电路
液晶显示器
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Preparation of nanoparticles
3、溶胶—凝胶法
1）原理：利用成膜物质的水解，在基片上得到薄膜。
2）步骤：溶胶制备→制膜→热处理
3) 优缺点：工艺设备简单；后处理温度低；
对衬底的形状、大小要求低；
涂层组分均匀、易定量掺杂；
易得到纳米尺寸的薄膜；
2 纯度高：出现液相或影响电性能；
3 成分分布均匀：尤其微量掺杂；
4 粒度要细，尺寸分布范围要窄：结构均匀，密度高；
5 无团聚体：软团聚，硬团聚。
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二、 制备方法分类
制备方法
化学法
物理法
存在不科学 之处
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形态：非晶、多晶、单晶
功 能：电、磁、力学、光学、催化、超导等
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二、基片
玻璃基片：小于500 OC
石 英 玻 璃— 耐热，耐热冲击 碱石灰玻璃— 易熔化和成形，膨胀系数大 陶瓷基片： 氧化铝— 耐热，高强度，但烧后难加工
碳化硅— 高热导，高电阻；但介电常数大，信号传输慢
AFM – 4#
Hale Waihona Puke 3 - 18Preparation of nanoparticles
AFM - 5#
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第二节
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一、纳米粉体应具备的特性
1 化学成分配比准确：尽量符合化学计量，避免烧结出 现液相或阻碍烧结；
1 机械粉碎法（大→小）
1）球磨：临界尺寸3微米
2）振动磨：可获得小于1微米的粒子；行星磨（20世 纪 70年代） 3）搅拌磨：静止的研磨筒和旋转搅拌器构成 4）胶体磨：剪切、摩擦、冲击作用—粉碎、分散、乳 化、微粒化 5）气流磨：20世纪80年代，德国开发，
TiO2溶胶相关组分三元相图
A区：凝胶形成区
B区：镀膜区
C区：沉淀区
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2、无机途径 过程：氧化物微粒 → 溶剂、分散剂
→ 稳定溶胶液
特点：薄膜不开裂； 附着力较差； 纳米颗粒难分散。
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4、低温成膜技术
非耐热基材：木材，纸，塑料等 方法：1）粘结剂法（氟树脂，硅溶胶） 2）仿声沉积技术（90年代开始）
五、纳米薄膜的表征方法
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四、薄膜表征方法 XRD：相组成（注意膜层厚度） SEM：微观形貌，膜厚，断面 AFM： 原子尺度形貌，表面粗糙度
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第三章 材料制备方法
1、薄膜的制备与表征 2、纳米粉体的制备与表面修饰 3、纳米陶瓷的制备方法
4、复合材料制备简介
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第一节 薄膜制备
一、纳米薄膜
分 类：纳米粒子组成； 纳米粒子镶嵌在另一种基体材料中的复合膜。 材质：金属、半导体、绝缘体、有机高分子、复合物等
（二）制膜方法
提拉法（dipping) 过程：基片浸入—定速提拉（湿膜）—干燥（干膜）—热处理
特点：方法简单，膜厚难控，不适用小面积制膜。
旋覆法（spinning) 过程：基片置于匀胶台—甩膜—干燥—热处理 特点：设备简单，需液体量少，但只适用于小面积薄膜的制备。 喷射法（spraying) 过程：基片移动—喷枪喷到预热的基片上 特点：可以批量生产，但设备复杂，但只适用于平板基材。
1、气相沉积法
PVD制备过程：
产生——真空蒸发、溅射获得超微粒子；
输运——惰性气体作载气 ；
沉积——在基体上凝聚，沉积成膜。
例，美国喷气制造公司：纳米多层膜，陶瓷-有机膜 日本真空冶金公司：制备金属纳米膜
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CVD制备过程：
通过诱导产生化学反应（温度900~2000 OC）获得
但易开裂。
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（一）溶胶制备工艺
1、 有机途径
组成： 母体——醇盐，浓度10~50%；
溶剂——乙醇； 催化剂——盐酸、醋酸等 螯合剂——乙酰丙酮 水——用量一定要控制
特点：水、溶剂挥发，干燥龟裂；
薄膜厚度受限； 但可反复涂覆。
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AFM – 1#
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AFM – 2#
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AFM – 3#
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纳米粒子，直接沉淀在低温基片上。
例 纳米Si膜的制备：
硅烷经辉光放电而分解； 在基片上形成Si-H膜； 500~600℃氢气下退火得到结晶膜。
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2、液相沉积法
原理：从过饱和溶液中自发析出晶体。 优点：操作简单；
基片材料不受限制（形状复杂）。
制备方法的界定
一般地， 化学方法(液相法,气相法) 物理方法(机械粉碎法) 但是，某些气相法在制备超微粒的过程中并没有化学反 应，因此笼统划为化学法是不合适的。 相反，机械粉碎法中的机械合金化在一定情况产可形成 金属间化合物（涉及到化学反应），因此把粉碎法 全归为物理方法也不合适。
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单晶基片：适宜外延膜，但由于各向异性会裂纹 金属基片：适宜功能性薄膜 黑色金属，有色金属，电磁材料，非晶态合金等
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二、薄膜的制备方法
三、薄膜制备方法
1、气相沉积法 2、液相沉积法 3、溶胶—凝胶法 4、低温成膜技术
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