纳米薄膜的分类与结构 C02H0 2.按层数划 OSnO2 nanoparticle 。noble metal catalyst 3按微结构 寸厚度的薄膜 √纳米微粒c 纳米微粒或原子团， 该薄膜仍 √而纳米尺 子特征散射的平均自 由程，因 能 4按组分划 5按薄膜的 6按薄膜的应用划分：纳米光学薄膜、纳米电学薄膜、纳米耐磨损与润滑膜、 纳米磁性薄膜、纳米气敏薄膜、纳米滤膜 Conventional AR Coating Foggy guard coating 米小
纳米材料基础与应用 6 2.按层数划分:纳米单层薄膜和纳米多层薄膜。 3 按微结构划分:含有纳米微粒与原子团簇的薄膜和纳米尺寸厚度的薄膜 ✓ 纳米微粒基质薄膜厚度可超出纳米量级，但由于膜内有纳米微粒或原子团， 该薄膜仍然会呈现出一些奇特的调制掺杂效应； ✓ 而纳米尺寸厚度的薄膜，其厚度在纳米量 级，接近电子特征散射的平均自 由程，因而具有显著的量子统计特性，可组装成新型功能 4 按组分划分:有机纳米薄膜和无机纳米薄膜 5 按薄膜的构成与致密性划分:颗粒薄膜和致密薄膜 6 按薄膜的应用划分：纳米光学薄膜、纳米电学薄膜、纳米耐磨损与润滑膜、 纳米磁性薄膜、纳米气敏薄膜、纳米滤膜 纳米薄膜的分类与结构
纳米薄膜的分类与结构 ● 纳米薄膜的结构特点 1纳米颗粒膜的结构 纳米颗粒薄膜式纳米微粒镶嵌于薄膜母体中所构成的复合材料体系。它是由 纳米微粒与另一异相物质包括孔隙、非晶质或其他材料等所组成 √可分为纳米孔隙与纳米复合两类薄膜，因此颗粒膜虽然外观上为二维体 系，但实质上是以零维体系的纳米微粒为主。因此颗粒薄膜区别于合金 和化合物，属于非均匀相组成的材料。 √ 金属金属、金属绝缘体、金属半导体、半导体半导体、超导体绝缘 体 √ 纳米颗粒薄膜的性质还与颗粒的尺寸、颗粒的间距、颗粒之间及颗粒与 母体之间的相互作用、颗粒材料的体积百分比及界面构型等因素有着紧 密的关系。通过控制成分和制备工艺，可以获得纳米量级的颗粒，从而 使材料呈现尺寸效应
纳米材料基础与应用 7 纳米薄膜的分类与结构 ⚫ 纳米薄膜的结构特点 1 纳米颗粒膜的结构 纳米颗粒薄膜式纳米微粒镶嵌于薄膜母体中所构成的复合材料体系。它是由 纳米微粒 与另一异相物质包括孔隙、非晶质或其他材料等所组成 ✓ 可分为纳米孔隙与纳米复合两类薄膜，因此颗粒膜虽然外观上为二维体 系，但实质上是以 零维体系的纳米微粒为主。因此颗粒薄膜区别于合金 和化合物，属于非均匀相组成的材料。 ✓ 金属-金属、金属_绝缘体、金属-半导体、半导 体-半导体、超导体-绝缘 体 ✓ 纳米颗粒薄膜的性质还与颗粒的尺寸、颗粒的间距、颗粒之间及颗粒与 母体之间的相互作用、颗粒材料的体积百分比及界面构型等因素有着紧 密的关系。通过控制成分和制备工艺，可以获得纳米量级的颗粒，从而 使材料呈现尺寸效应
纳米薄膜的分类与结构 Glass FTO TiO, SnO, 2纳米多月 纳米多层 W 纳米多层膜的 结构，一舟 晶层和成分混 合区。 (a) (b) (c) (a) 为的 1 um 500nm 勇 8
纳米材料基础与应用 8 纳米薄膜的分类与结构 以蘑菇形状的高分子聚集体为 结构单元自组装成纳米结构的 超分子多层膜 2 纳米多层膜的结构 纳米多层膜中各层的成分都是由接近化学计量比的成分构成。纳米多层膜的 结构，一般多层膜的结构界面平直清晰，看不到明显的界面非晶层和成分混 合区
纳米薄膜的特性及其应用 1.纳米薄膜的电学性能 √纳米薄膜的电学特性不仅与纳米薄膜的厚度有关，而且还与纳米薄膜中 的颗粒的尺寸有关。 金属，当尺寸减小到纳米数量级时，其电学行为发生很大的变化。有人 在Au/AI2O3的颗粒膜上观察到电阻反常现象，随着Au含量的增加（增 加纳米Au颗粒的数量)，电阻不但不减小，反而急剧增加。 √PECVD法纳米晶Si膜，电导率大大增加，比常规非晶S膜提高了9个数 量级，纳米晶Si膜的电导率为1Sm1,而非晶膜的电导率为109Sm1。 量子尺寸效应 玉用 9
纳米材料基础与应用 9 纳米薄膜的特性及其应用 1. 纳米薄膜的电学性能 ✓ 纳米薄膜的电学特性不仅与纳米薄膜的厚度有关，而且还与纳米薄膜中 的颗粒的尺寸有关。 ✓ 金属，当尺寸减小到纳米数量级时，其电学行为发生很大的变化。有人 在Au／Al2O3的颗粒膜上观察到电阻反常现象，随着Au含量的增加(增 加纳米Au颗粒的数量)，电阻不但不减小，反而急剧增加。 ✓ PECVD法纳米晶Si膜，电导率大大增加，比常规非晶Si膜提高了9个数 量级，纳米晶 Si膜的电导率为1S·m-1，而非晶膜的电导率为10-9S·m-1 。 量子尺寸效应
2、纳米薄膜的光学性能 ●由于具有小尺寸效应、量子尺寸效应以及界面效应，因而当膜厚度减小 时，大多数纳米薄膜能隙将有所增大，会出现吸收光谱的蓝移与宽化现 象纳米薄膜两个突出的特性。 √吸收光谱的移动与宽化 ·由于量子尺寸效应以及界面效应，当膜厚度减小时，大多数纳米薄膜能 隙将有所增大，会出现吸收光谱的蓝移与宽化现象。 ·另外一些纳米薄膜中，由于随着晶粒尺寸的减小，内应力增加以及缺陷 数量增多等因素，材料的电子波函数出现了重叠或在能级间出现了附加 能级，又使得这些纳米薄膜的吸收光谱发生了“红移” 本 10
纳米材料基础与应用 10 ⚫ 由于具有小尺寸效应、量子尺寸效应以及界面效应，因而当膜厚度减小 时，大多数纳 米薄膜能隙将有所增大，会出现吸收光谱的蓝移与宽化现 象纳米薄膜两个突出的特性。 ✓ 吸收光谱的移动与宽化 • 由于量子尺寸效应以及界面效应，当膜厚度减小时，大多数纳米薄膜能 隙将有所增大，会出现吸收光谱的蓝移与宽化现象。 • 另外一些纳米薄膜中，由于随着晶粒尺寸的减小，内应力增加以及缺陷 数量增多等因素，材料的电子波函数出现了重叠或在能级间出现了附加 能级，又使得这些 纳米薄膜的吸收光谱发生了“红移” 2、纳米薄膜的光学性能