無機材料組合固體化學

題目：

Combinatorialsolid-statechemistry

ofinorganicmaterials

第15小組成員：高云霞張建段曉巍張寬心黃衛(wèi)

2006.12.31

主要內容概述材料合成過程演變無機材料合成的發(fā)展高通量篩選和表征技術材料的探索與發(fā)現(xiàn)應用前景關鍵詞:

LMBE~~激光分子束外延

RHEED~~反射式高能電子衍射

SQUID~~超導量子干涉儀

TEM~~

透射電子顯微鏡

MEMS~~微電子機械系統(tǒng)概述過去式：cookingtrial-and-error炒菜式~~Rawmaterials(蔬菜、調料)+Tools(炒鍋、爐灶)+Recipes(食譜配方)

現(xiàn)在式:制藥工業(yè)ＤＮＡ序列

智能設計式~~制備具有某種特定屬性、功能的材料合成+制備+篩選

材料合成過程演變一、傳統(tǒng)方法:1、R+M(溶劑或載氣);2、E促進反應;3、分離M和副產品;4、篩選二、Merrifield的縮聚反應三、微量化學法（生物醫(yī)藥方面）四、parall+integrate

其中：Ｐ代表product;R代表reactant;E代表energy;M代表medium;我們可以看出：產品的制備可用方程式

P=f(R,t,p,E,m…)表示總結:

以上a,b,c,d圖比較適合有機材料的制備而對于無機材料的制備我們可以借鑒下圖制備過程:無機材料合成的發(fā)展一、１９６５年Kennedy等電子束濺射～～三元合金二、１９９４年Xiang

、Schultz等材料信息學（計算機＋快速表征技術）三、１９９４年layer-by-layer系列控制合成ＬＭＢＥ材料制備方法的演變

圖示分析

圖a、b、c分別表示制備方法的地一、二、三代。圖a中，ABC代表在晶片上不同位置三種不同元素；圖b是在空間平面的延拓；圖c是在納米量級沉積的多層原子層。高通量篩選和表征技術LMBE（RHEED）SQUID微波顯微鏡發(fā)光顯示圖ＭＥＭＳＴＥＭ（ＦＩＢ）LMBE~~RHEED激光分子束外延激光分子束外延：是一種真空蒸發(fā)技術，即把原材料通過加熱，轉化為氣態(tài)，然后在真空中膨脹，再在襯底上凝結，進行外延生長。物理靶的放置決定薄膜生長的地點；掃描反射式高能電子衍射（RHEED）系統(tǒng)判斷不同生長地點的生長模式；用于底片加熱的光纖定位的釹-釔鋁石榴石激光。通過和RHEED的同步生長模式以及通過掩飾運動的轉換目標的同步，原子層材料的合成可以被調整在單底片上SQUID超導量子干涉顯微鏡

在圓柱形的石英管上，先蒸發(fā)出一層10mm寬的Pb膜，再蒸發(fā)出一層Au膜在下方用作分流電阻；然后濺射兩條Nb膜，待其氧化后再蒸發(fā)出一層T形Pb膜。這樣在Pb

膜和Nb膜的交叉處形成兩個Nb-NbOx-Pb結，即Josephon結。

Josephon結：兩塊超導體中間夾一薄的絕緣層絕緣材料相圖和發(fā)光材料顯示絕緣材料相圖：微波顯微鏡可以通過測量諧振腔內的公正頻率來測定材料的介電常數。圖中高的頻率變化對應高的介電常數，最后在相圖上找到高介電常數的穩(wěn)定的無定形三元組成結構。發(fā)光材料：圖中的綠色發(fā)光區(qū)顯示的合成材料為Gd3Ga5O12/SiO2。

微熱盤裝置圖A，裝置圖示；圖B，將A用導線連接成陣列用于做氣體傳感器（48-元）；圖C，四元裝置STM透射電子顯微鏡ＦＩＢ～～聚焦離子束圖Ａ，用聚焦離子束刻蝕技術制備ＴＥＭ樣品的過程簡圖。圖Ｂ，在不同溫度梯度選擇的三個點的高透射電子顯微鏡的表征圖象。材料的探索與發(fā)現(xiàn)

我們可通過已有相圖及已知的組份－結構－性質的關系，合理推測或用組份擴展和高通量篩選法進行試驗。在絕緣材料方面，等人用組份擴展法和高通量篩選法對３０多個相系進行研究試驗發(fā)現(xiàn)一種具有特殊性能的材料ZrO2-SnO2-TiO2（絕緣常數，擊穿電壓）Zr0.2Sn0.2Ti0.6O2。用時很短僅幾個月，是傳統(tǒng)方法不可比擬的。

磁性半導體材料方面，目前發(fā)現(xiàn)的Ge-基磁性半導體，Co0.1Mn0.02Ge0.88的Tc~~280K并具有很大的抗磁性。

鐵磁材料上，通過三元合金組份擴展相圖，發(fā)現(xiàn)Ni-Mn-Ge系。發(fā)光材料（有機光發(fā)射），電池電極材料（Li-Cr-Ti-O系），玻璃體系（P2O5-TeO2-ZnO三元系）等等都得到廣泛應用。前景