论文部分内容阅读
纳米薄膜或涂层材料已成为现代材料科学中的一个重要分支。目前制备结构致密均一、膜厚可控并具有一定晶体结构的纳米薄膜或涂层,往往需要特殊的制备设备、复杂的制备工艺及真空、高温等制备条件,而在复杂结构衬底表面制备纳米薄膜则更加困难。为解决以上难题,本文对一种制膜新技术进行了探索和研究。以自组装单层膜（SAMs）为模板诱导无机前驱体溶液在基底表面沉积成膜,能够制备出高度有序、紧密堆积且具有具有功能性的纳米器件。由于其制备简单,适于大规模生产,因而在工业上有着广阔的应用前景;并且具有传统物理化学方法无可比拟的优点,是一种极具应用前景的新型、清洁、高效的绿色制膜技术。本文在50oC,利用基底表面的功能化自组装膜层对前驱体溶液的诱导作用,在单晶硅或玻璃基底表面制备出与基底结合紧密、结构致密均一、厚度可控的TiO2纳米晶态薄膜。利用X射线衍射仪对TiO2膜层的结构进行了考察,发现这种从较低温度下的（NH4）2TiF6水溶液中沉积的TiO2薄膜具有锐钛矿型晶体结构,且与基底表面结合力强;有良好的亲水性能及透光率。本文利用经典的晶体成核理论,对比计算了带有磺酸基的硅烷自组装膜层对诱导沉积SnO2与TiO2晶态薄膜的异相成核自由能,分别为15mJ/m2、62mJ/m2,由此从理论上推导了自组装功能膜能够明显降低异相成核的自由能,促进前驱体溶液在基底表面异相成核和沉积。通过对比得到了功能膜层对SnO2薄膜的成核和生长的诱导作用明显优于对TiO2薄膜的诱导作用,即SnO2薄膜的生长速度优于TiO2薄膜的生长速度。本文重点考察了巯丙基三甲氧基硅烷（MPS）自组装膜层模板的诱导沉积作用,在单晶硅/陶瓷基底表面制备了Ag2O薄膜,应用接触角测定仪、原子力显微镜、扫描电镜、实验室自制的阻温特性测试仪分析表征了薄膜的组成和结构。实验结果表明,可在室温下合成Ag2O纳米薄膜;通过对沉积膜层的考察,发现基底表面所形成的膜层在纳米尺度内实现膜厚可控。Ag2O薄膜具有优良的电学特性。