納米薄膜的特性及應用精

1、納米薄膜的特性及應用班級：碩1009班姓名：黃憲法納米薄膜是指由尺寸為納米數量級 (PlOOnm)的組元鑲嵌于基體所形成的薄 膜材料。由于這種特殊的結構，它在力、 熱、光、電、等方面有著不同于普通材料 的的特性，下面主要從這幾個方血介紹納 米薄膜的特性及應用。1 摩擦特性1.1有機薄膜的摩擦特性1如圖仁 所爪通過有機鍍般技術在Mg-Mn-C e鎂合金農面制 備有機薄膜有機鍍膜后，其摩擦系數從未處理鎂介金的01 2 7降 至0. 0 7 8 .說明在微載荷條件下，所形成的疏水有機納米薄膜有 降低摩擦系數、堤向摩擦學性能的效果，在解決MEMS (微機屯 系統的摩擦.潤滑問題方面貝仃一疋應用前景00

2、05Scratched distan>ccmmSubstratew o0.00圖1 恒我荷1 0 OmN卜諛合金疏水納*簿甌與叢體的摩擦余數汕線1 摩擦特性1.2單晶硅表而復合納米膜2在單晶硅基片制備稀土復合納米 自組裝膜(MPTS - SAMs),它們 同鋼球對摩時的燎擦系數結果如圖2 所示.在試驗初期由于單晶硅表血在 空氣中易吸附有機污染物，基片表面的 斥擦系數較低，當燃擦次數超過120次 后，污染物被磨抻,鋼球與單晶硅基片 開始對康,摩擦系數快速上升到08 MPTS-SAMs/RE在相同試驗條件下的 摩擦次數超過500次。這衣明MPTS- SAMs/RE能夠有效地降 低基片斥擦系數

3、，具有較好的耐磨件能.0.00100200300400500Sliding cycles (passes)0.80.60.4Xulxuon。un'3.2xx圖2 摩擦系數隨摩擦次數變化的關系曲線2 壓阻特性多晶硅納米的壓阻特性3基于隧道壓阻效應的多晶硅壓阻特 性的修iE模吃，等效電阻如圖3所示， 其中冃（熱電子發(fā)射電流決定的發(fā)射電 UU）是能量人于勢金高度的空穴電流 通路；Rf是隧道電流決N的隧道電阻， 為能量小于勢金高度的空穴提供的電 阻，R（冃與中性區(qū)電阻Rg都有壓阻 效應,而且都是由應力引起價帶的兩 個能帶退耦分離造成的。但隧道電流 帶來的壓阻效應更顯著。重摻雜情況 F,多品納米

4、薄膜的應變系數比晶粒 屮件區(qū)和相應的單晶更大。圖3多晶硅隧道模型的等效電路由連摻雜名晶納米薄膜具有較人 應變系數和良好的溫度特性，是制作 力學量傳感器的理想丿衣阻材料。3 光電特性晶薄膜光電特性4PbSe納米薄膜的光電導性能采用光脈沖下薄膜的i -t （電阻時 間）曲線表征,如圖4所示.町以看出.薄膜古光脈沖信號下具冇良 好的光電響應 P b S e納米晶薄膜在空氣中快速退火（30s ）即 可獲得光電導效應圖4 （“）為空氣中薄膜対光脈沖衣現慢光電響應 現篆光照取消后.光電流持續(xù)1 0 m i n左右才能冋到起始電 阻.而在低氧壓中退火得到的薄膜（圖4 （ b ）則表現出較好的光 電響應，響應

5、時間短，響應度較大（光生電流/暗電流）.IJglit on Liuht of!Light signal圖4.PbSe納米薄膜的光電響應0.002 50.0050007S0001Ges c«c«u»tx>Q f %6I2X 4薄膜元件對卬酉沢乙醉和 正內醇的響丿'憶恢復特性曲 線如圖6所示。元件對體積分 數為0003%甲醇、0. 007 %乙醇和0. 002%正內醇的 響應時間分別為18、32和22s： 恢復時間分別為38、40和 36s。氣狼件能測試結果表 明.氧化鋅薄膜型氣敏元件 在室溫下對醇類氣體具有較 好的靈敏性和較快的響 應.恢復特性，可以作

6、為室 溫氣敏材料進行開發(fā)利用。050100ISOTime/s8 6 4 2圖6ZnO薄膜對CH3OH、C2H5OH、C3H7OH的響應特性Illi線4 氣敏性nO納米薄膜氣敏性在宋溫條件下對20層氧化鋅 納米粒了薄膜進行了氣敏件能測 試圖5為敬感元件的靈敏度與不 同璉氏醇類氣體濃度變化的關糸 曲線。從圖中可以看出.隨著氣 體濃度增加，元件的靈敏度也相 應增）、。対3種醇氣氛“J靈敏度按 正丙醇、甲醇.乙醇的順序遞減。 這與氣體分子的體積和其自身的 推電子效應有關。圖5室溫卜氣化鋅薄膜元件的靈敏度與醉 類氣體濃度的關系曲線4 氣敏性5 催化特性RuO2/TiO2納米薄膜催化特性圖7為納米RuO2

7、/TiO2薄腰電極在pH 7的飽和緩沖溶液中,以2 mVsT從一05 至一12 V的近穩(wěn)態(tài)伏安曲線.曲線a中還 原電流由CO2還原電流和析氫電流構成, 而曲線b中，還原電流只是析氫所貢獻.lill c是a與b差減的結果,忽略前后析氫電 流的差異，曲線C可近似反映CO2還原的 凈電流曲線b中析氫過程可分為三個階段: 0.6至0.7V電流緩慢增加;0.7至09 V出 現平臺區(qū)；0.9 V后電流密度進一步增加.納 RuO2/TiO2薄膜電極在電催化還原CO2 時，平臺區(qū)的析氫電流b是文獻值的1.5倍, 相應的總電流a約是文獻值的4倍.30G20久 54)6-0.74)8-09-).0-I.E/7 (

8、SCE)圖7 RuO2TTiO2薄膜電極在不同條 件卜的近穩(wěn)態(tài)伏安曲線(2mV-s-1) a通入CO2; b通入N2; ca b5 催化特性向電解質溶液屮分別通入CO2和N2 30 min達到飽和卮分別選擇 0.8和09 V,測疋3000 S過程的/f曲線，怎減得到CO2還療凈電流的 穩(wěn)定性曲線，見圖8可知,這兩個電位卜；CO2還原的凈電流穩(wěn)定牲良好, 其中0.8 V時的穩(wěn)迫性優(yōu)于0.9 V,町能由于電位較負時表而反應更加劇 烈而導致RuO2穩(wěn)疋件卜降納來TiO2涂覆以促進ZRuO2的電沉積* 析氫電流反映出此體系比衣面積為文獻值的1.5倍，但這不足以解樣殳 際觀測到4倍大的CO2還原電流17,21,內此對以推測肌02門102具 有內在的高催化活性。一一 0.8V(sGyvulw圖8 0.8和09V(SCE) h 納米RuO2/TiO2專般在PH7緩沖溶液中凈還原CO2的卜t曲線參考文獻 1廉志新等：Mg-Mn-C e鎂介金表|何功能納米有機薄膜的制 備與摩擦學特性摩擦學學報.2011；31 (1)2周華等：單晶硅表面稀土復合納米膜的制備與摩擦特性燃擦學 學報.2009；29 (3):- 3揣榮巖，劉曉為筈：不同沉淀溫度多晶硅納米薄膜的壓阻特性. 傳感技術學報.2006;19 (5)4 周風