薄膜质量（共12篇）
薄膜质量 篇1
在半导体产业发展过程中,一般将Si、Ge称为第一代半导体,而将GaAs、InP、GaP及其固溶体称为第二代半导体。近年来,以GaN为代表的宽禁带半导体发展十分迅速,称为第三代半导体材料。同第一、二代半导体相比,第三代半导体材料具有能隙更宽、饱和电子速率更高、击穿电压更大、介电常数更小、导热性更好等特点。对GaN而言,其化学性质更稳定、耐高温、耐腐蚀,非常适合制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件以及蓝、绿光和紫外光电子器件[1]。要实现高功率蓝色LED和全波段InN-GaN LED,尤其是LD的实用化,并且达到商品化,对材料的要求非常高:GaN中的位错密度不能高于106cm-2。要生长这样低位错高质量的GaN材料,进而提高器件的性能,就必须有合适的衬底材料。目前用来外延生长GaN的衬底材料都是异质外延,其中普遍存在的一个问题就是衬底与GaN之间存在较大的晶格失配和热膨胀系数失配,通常会带来大量的缺陷(可达108~1010cm-2),损害器件的性能。为了生长出低位错高质量的GaN材料,近年来已发展了缓冲层技术、插入层技术、横向外延过生长(ELOG)技术、柔性衬底(SOI)技术、衬底表面处理等,在很大程度上降低了缺陷密度,使器件的性能有了巨大的飞跃。
1 GaN异质外延衬底的选择
由于大面积的GaN体单晶难以获得,目前的GaN主要以异质外延生长为主,应用于外延生长GaN材料的衬底主要有蓝宝石(Sapphire)、SiC、Si、镁铝尖晶石(MgAl2O4)和LiAlO2[2]等,表1给出了这些常用衬底的晶体学参数。
蓝宝石是目前应用最为广泛的衬底材料,(0001)晶向蓝宝石衬底具有易于清洗、耐高温(GaN生长温度约1000℃)、可以大尺寸生产等优点,成为目前GaN产业化生产的主流衬底材料。但是,蓝宝石衬底的热导率(46W/(m·K))较小,热失配为9%~25%,使其在高温器件上的应用受到一定影响。蓝宝石与GaN的晶格失配约为16%,由于晶格失配和热失配使外延生长的GaN材料的位错密度高达1010cm-2。SiC是另外一种作为GaN外延衬底的重要材料,用于外延生长GaN材料的SiC主要是6H-SiC,6H-SiC与GaN的晶格失配率为3.5%,热导率比GaN高,具有比蓝宝石更好的性质。但是6H-SiC的层状结构常会给外延膜引入大量台阶,另外其昂贵的价格也限制了它的应用。单晶Si是半导体行业最常见的材料,且单晶Si的生长技术在半导体工业中已经相当的成熟,在Si衬底上外延生长GaN已经成为当前研究的热点。但是由于Si衬底与GaN之间存在着较大的晶格失配和热膨胀系数失配,易在GaN外延层中造成高的位错密度,且生长应力过大使得GaN薄膜很容易出现龟裂或发生弯曲。镁铝尖晶石(MgAl2O4)[3]和γ-LiAlO2晶体与GaN材料具有良好的晶格匹配和热膨胀匹配,目前也成为GaN外延生长较为合适的衬底材料之一,且在γ-LiAlO2晶体的(100)面上可以生长无极化效应的GaN薄膜。
2 GaN异质外延生长中缺陷的形成
根据薄膜成核理论,在衬底材料上外延生长GaN时,首先在衬底上形成岛状的微晶粒,随外延生长的继续,这些岛状微晶粒的体积逐渐增大,当2个相邻的小岛在生长过程中相碰时,将会发生聚合或重新晶化。由于衬底材料与GaN之间存在着较大的晶格失配和热失配,因此小岛与小岛之间也存在生长平面内的晶向扭转(Twist)和生长法线方向的晶向倾斜(Twist)。这些晶向差异将会在外延生长过程中形成相应的螺旋型位错和刃位错,这些位错向上传播到达外延膜表面形成穿透位错。GaN外延生长过程中的位错主要是穿透型线位错,因此有人提出了横向外延生长技术,通过掩膜阻碍下层的线位错传播到薄膜表面,从而降低了外延层的位错密度。
从薄膜生长应力应变的角度,由于衬底与GaN晶格常数不匹配导致外延生长的GaN薄膜处于应力应变的状态中,当应力积累到一定程度后会在晶格中形成位错释放应力。另外,由于衬底材料与GaN的热膨胀系数失配,当GaN薄膜从生长温度冷却到室温时,薄膜可能产生裂纹来释放外延层内部额外的热应力。因此,从释放应力的角度出发,有些科研工作者提出了缓冲层技术和柔性衬底技术,通过缓冲层和纳米Si层来释放晶格失配产生的应力,从而达到减少位错的目的。
3 降低位错生长工艺的研究
3.1 缓冲层技术
为了提高GaN基半导体材料的质量,日本名城大学(MeijoUniversity)Akasaki小组于1986年首次在蓝宝石衬底上采用AlN作缓冲层并获得了高质量的GaN体材料[4]。后来Nakamura小组采用AlGaN和GaN作为缓冲层外延生长GaN,获得了更高的晶体质量[5]。目前在蓝宝石衬底上使用的缓冲层主要有AlN[6]、ZnO[7]和低温生长的GaN[8]等。在Si衬底上使用的缓冲层主要是AlN[9],这是因为AlN缓冲层在Si衬底上具有较好的浸润性,可有效降低界面能,使GaN一开始就进入二维生长模式,部分解决了Si基生长GaN的困难。Dadgar等[10]将低温AlN插入层技术用于Si基GaN的生长,可以有效控制GaN外延层的生长热应力,并且降低位错密度。应力补偿效应的研究表明,由于AlN插入层很薄,低温沉积的无定型AlN会在高温生长GaN外延层时形成结晶体,此弛豫过程中所引入的压应力可有效补偿热失配所引起的张应力。A.Krost小组[11]应用此方法在150mm Si衬底上成功地制备了5.4μm的GaN LED结构。 与蓝宝石衬底相比,硅衬底具有更低的生长曲率,使得在大尺寸衬底上多量子阱的生长成为可能。
由于单缓冲层技术条件下生长出的GaN材料仍具有较高的缺陷密度,会影响到发光器件的发光强度、工作寿命和反向特性等重要技术指标,因此,人们又在该技术基础上发展了多缓冲层技术[12,13,14],从而获得了更高质量的GaN单晶材料。1999年Akasaki小组[13]提出了一种新的高质量GaN薄膜生长技术,其基本思想是在GaN外延层中插入多层较“软”的超薄低温GaN层(低温缓冲层),通过人工引入一定的界面能来降低材料中的弹性应变能,改善GaN外延层的晶格稳定性,从而降低外延层的位错密度。采用这种技术生长的GaN材料中的位错密度可比传统方法生长的GaN材料低1~2个数量级,达到107cm-2。Eric Feltin等[15]在GaN外延层与AlN缓冲层之间采用多个周期的AlN/GaN超晶格作插入层,生长出较厚且没有裂纹的GaN晶体(0.9~2.5mm)。采用超晶格结构除了产生额外的压应力外,还可很好地过滤位错,特别是穿透位错,明显提高了外延层的晶体质量。
国内南京大学张荣课题组[16]在LiAlO2衬底上采用两步生长缓冲层技术,成功地在LiAlO2衬底上生长出m-plane 的GaN缓冲层。GaN缓冲层的应用可以克服衬底的热不稳定性,释放GaN外延层和衬底热失配引起的压应力。浙江大学叶志镇课题组[17]在Si衬底上采用高温AlN缓冲层技术生长出没有裂缝的高质量GaN薄膜。本课题组赵丽伟等[18]用KOH溶液湿法化学腐蚀的方法对单缓冲层和双缓冲层Si衬底外延生长的GaN进行了研究,观察了位错腐蚀后表面形貌,发现双缓冲层比单缓冲层外延生长的GaN具有更低的位错密度。
缓冲层、插入层或超晶格缓冲层的作用主要在于结晶成核以降低衬底和外延层之间的界面自由能,在一定程度上减少了晶格失配和热失配引起的位错,提高了GaN外延层的质量。但是,GaN外延层的位错主要是线位错,缓冲层技术在减少线位错、阻止线位错向外延层延伸方面还有一定的局限性。目前,采用缓冲层技术可以将位错密度降到107cm-2,但还不能满足GaN基器件产业化的要求。另一方面,退火弛豫过程中引入的压应力有效补偿了来自热失配引入的张应力。但是应力场在外延层中分布比较复杂,如何减少应力引起的位错、龟裂以及大尺寸GaN薄膜的生长还需科研工作者的努力和探讨。
3.2 横向外延生长技术
横向外延生长技术(ELO,Epitaxial lateral overgrowth)最早在1962年用于Si的外延生长中,近年来Ⅲ族氮化物的生长使这种方法得到了最新的应用。1994年Kato最早把横向外延技术引入到GaN生长中,大幅度改善了晶体质量,使位错密度降低至106cm-2[19]。1997年Nakamura利用横向外延技术成功地制备了寿命超过10000h时的GaN蓝光激光器,并在此基础上实现了器件的商品化。现在横向外延生长技术已成为GaN基激光器制备的关键技术[20]。
图1给出了横向外延生长GaN材料的示意图,其工艺过程为在GaN模板上沉积SiO2薄层,然后光刻出图形,作为衬底GaN的二次生长。由于表面能量选择的缘故,只有GaN窗口部分能够得到外延生长,而SiO2掩膜部分难以成核,SiO2上方的GaN由窗口层GaN横向外延产生。当窗口中外延生长出的GaN超过 SiO2层厚度时会发生与竖直生长方向同时进行的横向生长,当横向生长达到一定程度后便能得到弥合的高质量GaN外延层。
GaN材料中的位错主要是线位错,同时线位错有向上延伸的趋势。采用横向过生长技术时,晶体生长方向垂直于原来的位错运动方向,并且掩膜层阻断了大部分扩展位错的运动,外延层中扩展位错的密度能从108~1010cm-2降低到104~106cm-2。尽管横向外延生长可以降低位错密度,但窗口区的位错密度仍很高,可利用的面积只有掩膜上过生长的区域。掩膜区外延薄膜和底下的掩膜板之间的相互作用使得横向外延过生长的掩膜区薄膜会发生向下的晶向倾斜(Tilt)以及在掩膜区边界会产生一些小角度晶界。
在ELOG方法的基础上,美国北卡罗莱纳州立大学的Davis等又提出了一种新的横向外延技术:悬挂外延(Pendeo-epitaxy)[21](如图2所示)。这种技术通常以SiC或SiC/Si异质材料为衬底,首先在衬底上生长AlN缓冲层、Seed GaN 薄膜和SiNx掩膜,再采用反应离子刻蚀方法刻出图形,露出SiC衬底,然后进行GaN的外延生长。由于GaN材料在SiC衬底和SiNx掩膜上不能直接成核,GaN首先选择在AlN和GaN的 (110)面外延生长,横向外延生长粘合后开始沿〈0001〉取向纵向生长。因为在相邻AlN膜之间的SiC衬底上没有GaN生长,所以从AlN部分向两边横向外延生长的GaN晶体是悬空的。这种外延生长技术排除了衬底对横向外延GaN材料的影响,特别是杂质和界面应力的影响,理论上有更高的晶体质量。这种技术中加上SiNx掩膜,可以完成2次横向外延,更进一步降低了GaN外延层中的位错密度。
横向外延技术已经被广泛应用于GaN材料的生长中[22],为了减少ELO生长中掩模板与外延层相互作用产生的晶向倾斜,Akihiko等提出了空气桥横向外延生长方法(Air-bridge ELO)[23]。为了控制材料的生长面,Hiramatsu等提出了面控制外延生长技术(Facet-controlled ELO)[24]。近几年来,在传统ELO技术的基础上还发展了Pulsed ELO[25]、Pillar-ELO[26] 、Sidewall-ELO[27]等横向外延生长技术。虽然ELO技术在降低位错密度上取得了很大进展,但是这些生长方法都需要光刻工艺,过程复杂且成本较高。为了简化工艺,有人提出了采用多孔衬底来外延生长GaN薄膜。日立公司于2002年采用Void-Assisted Separration技术,在GaN模板上形成多孔网状TiN薄膜,使得缺陷密度降低到5×106cm-2[28]。Y.D.Wang等提出了在多孔GaN上外延生长GaN薄膜[29],M.Mynbaera等提出了在多孔SiC衬底上外延生长GaN薄膜[30],上海微系统研究所齐鸣课题组提出了在多孔阳极氧化铝(AAO)模板上外延生长GaN薄膜[31]。微区掩膜技术不仅能降低位错密度,生长出高质量的GaN薄膜,而且还有助于减缓GaN外延层的应力。
横向外延技术作为GaN异质外延生长中广泛采用的技术,可以将位错密度降到10-5~10-6cm-2,满足GaN基器件对位错的要求。但仍需解决外延层与掩膜相互作用、晶向倾角、光刻工艺复杂及可有效利用的面积小等问题。尽管随后发展的微区掩膜技术在以上问题上有了很大改进,但要实现商业化尚需进行深入研究。
3.3 柔性衬底(SOI)技术
SOI材料自20世纪80年代发展至今,以其独特的结构在低压、低功耗、高温、抗辐射器件、微机电系统等诸多领域得到了广泛应用[32]。SOI材料是由“顶层硅-二氧化硅绝缘埋层-硅衬底”组成的具有3层结构的硅衬底材料。所谓柔性衬底,可以理解为衬底在特定条件下,显示出屈服于异质外延材料性质的柔性特征,通过自身的应变,部分抵消外延层的应力,从而达到降低外延层内部的残余应力、提高晶体质量的目的。
SOI柔性衬底技术最近几年备受研究人员的关注。采用SOI衬底作为外延生长的衬底材料,外延生长中的岛状晶粒与顶层硅之间的原子作用力小于其与体材料衬底之间的作用力。因此,外延生长中的岛状晶粒在生长过程中很容易在顶层硅表面移动,这种滑移现象会在一定程度上降低岛合并过程中界面处穿透位错的产生,提高外延晶体的质量。
近年来,随着SOI材料制备技术的成熟和成本的降低,SOI基GaN外延技术的研究又活跃起来。以色列、比利时、新加坡等国的课题组纷纷开展了相关研究,并取得了初步的结果。以色列S.Zamir等[33]采用MOCVD生长方法在SOI衬底、图形化SOI衬底以及体硅衬底上外延生长GaN材料,发现SOI衬底同体硅衬底相比,可以有效降低裂纹密度,且图形化的SOI衬底可以在图形区域内消除裂纹。比利时KULeuven大学的S.Q.Zhou等[34]尝试在CoSi2埋层的SOI衬底、SiO2埋层的SOI衬底以及体硅衬底上,用MOCVD方法外延生长GaN,发现带有埋层的衬底效果优于体硅衬底,而传统的SiO2埋层效果最为理想。新加坡Instituteor Materials Researeh & Engineering研究机构的S.Tripathy等[35]对SOI衬底做了较为详细的研究,他们采用MOCVD方法成功地在(111)晶向的SOI衬底上生长了InGaN/GaN多量子阱结构,发现高键合强度的SOI衬底在降低裂纹密度与提高光发射效率方面均优于低键合强度SOI衬底。
国内在SOI衬底研究方面也取得了很大进展,王曦课题组[36,37]研究了离子注入改型SOI衬底、选区外延SOI衬底、侧向外延SOI衬底等几种用于GaN外延生长的特殊SOI衬底,SOI衬底在某些方面表现出优于体衬底外延生长的性质,但在引入其他生长工艺的同时也会衍生出一些问题,因此需要消除这些不利的影响因素,充分发挥SOI衬底的积极作用。SOI技术是解决硅基GaN外延生长技术的突破点之一,有利于推动高质量、低成本GaN外延材料的工业化和规模化生产。
3.4 其他外延生长技术
近年来,为了进一步简化外延生长工艺、降低GaN薄膜中的位错密度,还发展了其他外延生长工艺:光刻蓝宝石外延生长技术(PSS, Patternded-sapphire substrate)、可协变外延生长技术等。日本的Kazuyuke Tadatomo等[38]提出了光刻图案蓝宝石衬底外延生长技术,即首先在蓝宝石衬底上沉积一层SiO2,然后采用传统刻蚀技术剥掉SiO2 以及SiO2下一定深度的蓝宝石衬底,除去剩余的SiO2,最后就形成了具有一定深度光刻图案的蓝宝石衬底。本课题组的郝秋燕等[39]用熔融的H3PO4溶液腐蚀蓝宝石,西安光机所的彭东生等[40]用熔融的KOH溶液腐蚀蓝宝石,都形成具有一定腐蚀坑的蓝宝石衬底,在此衬底上外延生长GaN,位错密度可降低至107cm-2。中科院半导体所杨辉小组[41]提出了可协变衬底外延生长技术,即在硅衬底上生长一层缓冲层和一层三氮化物层,并在已生长的三氮化物表面沉积或蒸发一层二氧化硅,再在二氧化硅上沉积一层氮化硅,这样,二氧化硅和位于其上的氮化硅就可以共同构成可协变的衬底结构。
4 结束语
GaN基半导体材料由于其巨大的商业价值和社会价值,近年来已经成为化合物半导体领域的研究热点。虽然说GaN基器件已经取得了骄人的成绩,但是也要看到GaN基材料的质量仍需要进一步提高。目前材料生长主要的问题在于缺乏合适的衬底,商业化的器件制作基本上都是采用异质外延,在外延的GaN材料中存在着较大的应力,易产生较高的位错密度,不利于GaN基器件性能的提高。因此,更为有效的办法就是在外延时采用自支撑GaN衬底,国内外已经有课题组开始了该技术的研究。可以预见,随着研究的深入,GaN自支撑衬底外延生长技术将会得到更广泛的应用。本课题组希望采用HVPE生长出高质量无裂纹的厚膜GaN来制作自支撑衬底,进一步研究位错形成机理和降低位错密度,发展GaN同质外延。
薄膜质量 篇2
摘要:近年来纳米技术的发展研究是一个热烈的话题，受到了广泛的关注。而纳米薄膜材料是一种新型材料，由于其特殊的结构特点，时期作为功能材料和结构材料都具有良好的发展前景。本文简单介绍了纳米薄膜材料的性能、制备方法，应用领域等几个方面，为初步认识和了解纳米薄膜材料有推动作用。
关键字：纳米技术,薄膜,材料
纳米技术在今天已经不是个陌生的话题，所谓纳米技术，是指在0.1~100纳米的尺度里，研究电子、原子和分子内的运动规律和特性的一项技术。这是21世纪最有竞争力的技术之一。科学家们在研究微观粒子结构与性能过程中，发现在纳米尺度下的原子或分子，可以表现出许多新的特性，而利用这些特性制造具有特定功能的设备与仪器，能够在改善人们的日常生活中起到相当显著的作用。纳米技术是一门交叉性很强的综合学科，研究的内容涉及现代科技的广阔领域。而我所研究的是纳米技术在薄膜中的部分应用与其今后发展。新型薄膜材料对当代高新技术起着重要的作用，是国际上科学技术研究的热门学科之一。
1.纳米薄膜材料概述
纳米薄膜是一类具有广泛应用前景的新材料, 按用途可以分为两大类,即纳米功能薄膜和纳米结构薄膜。前者主要是利用纳米粒子所具有的光、电、磁方面的特性,通过复合使新材料具有基体所不具备的特殊功能。后者主要是通过纳米粒子复合, 提高材料在机械方面的性能。由于纳米粒子的组成、性能、工艺条件等参量的变化都对薄膜的特性有显著影响, 因此可以在较多自由度的情况人为地 控制纳米复合薄膜的特性, 获得满足需要的材料。纳米多层膜指由一种或几种金属或合金交替沉积而形成的组分或结构交替变化的合金薄膜材料, 且各层金属或合金厚度均为纳米级, 它也属于纳米薄膜材料。多层膜的主要参数为调制波长,指的是多层膜中相邻两层金属或合金的厚度之和。当调制波长比各层薄膜单晶的晶格常数大几倍或更大时,可称这种多层膜结构为超晶格薄膜。组成复合薄膜的纳米粒子可以是金属、半导体、绝缘体、有机高分子等材料，而复合薄膜的基体材料可以是不同于纳米粒子的任何材料。人们采用各种物理和化学方法先后制备了一系列金属/绝缘体、半导体/绝缘体、金属/半导体、金属/高分子、半导体/高分子等纳米复合薄膜。特别是硅系纳米复合薄膜材料得到了深入的研究，人们利用热蒸发、溅射、等离子体气相沉积等各种方法制备了Si/SiOx、Si/a-Si：H、Si/SiNx、Si/SiC等纳米镶嵌复合薄膜。尽管目前对其机制不十分清楚，却有大量实验现象发现在此类纳米复合薄膜中观察到了强的从红外到紫外的可见光发射。由于这一类薄膜稳定性大大高于多孔硅，工艺上又可与集成电路兼容，因而被期待作为新型的光电材料应用于大规模光电集成电路。
由于纳米薄膜的纳米相粒子的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效 应等使得它们的光学性能、电学性能、力学性能、催化性能、生物性能等方面呈现出常规材料不具备的特性。因此，纳米薄膜在光电技术、生物技术、能源技术等各个领域都有广泛的应用前景。现以纳米薄膜材料在润滑方面的作用为例介绍它们的特性及其应用。
2.纳米薄膜的制备方法
纳米薄膜的制备方法按原理可分为物理方法和化学方法两大类。粒子束溅射沉积和磁空溅射沉积,以及新近出现的低能团簇束沉积法都属于物理方法；化学气相沉积（VCD）、溶胶-凝胶（Sol-Gel）法和电沉积法属于化学方法。2.1离子束溅射沉积
使用这种方法制备纳米薄膜是在多功能离子束辅助沉积装置上完成。该装置的本底真空度为 0.2MPa, 工作气压为 7MPa。沉积陶瓷材料可以通过使用3.2KeV/100mA 的 Ar+ 离子束溅射相应的靶材沉积得到, 而沉积聚四氟乙烯材料需要使用较小的束流和束压(15KeV/30mA)。沉积陶瓷材料时的速率为6nm/min, 沉积金属和聚四氟乙烯材料时的速率为 12nm/min。2.2磁控溅射沉积
磁控溅射沉积法制备薄膜材料是在磁控溅射仪上实现的, 其真空室中有三个阴极靶(一个直流阴极, 两个射频阴极), 三个阴极可分别控制。首先将溅射材料安装在射频阴极上, 通过基片架转动, 基片轮流在两个射频靶前接受溅射原子, 控制基片在各靶前的时间, 即可控制多层膜的调制波长。同时在真空室内通入一定压力的气体, 可以作为保护气氛, 或与溅射金属原子反应生成新的化合物, 沉积到基片上。此外在基片高速旋转的条件下, 还可制备近似均匀的复合薄膜。磁控溅射法具有镀膜速率易于控制, 稳定性好, 溅射材料不受限制等优点。2.3低能团簇束沉积法
低能团簇束沉积方法是新近出现的一种纳米薄膜制备技术。该技术首先将所沉积材料激发成原子状态, 以 Ar、He 作为载气使之形成团簇, 同时采用电子束使团簇离化, 利用质谱仪进行分离, 从而控制一定质量、一定能量的团簇沉积而形成薄膜。在这种条件下沉积的团簇在撞击表面时并不破碎, 而是近乎随机分布；当团簇的平均尺寸足够大, 则其扩展能力受到限制, 沉积薄膜的纳米结构对团簇尺寸具有很好的记忆特性。2.4电沉积法
电沉积法可以制得用喷射法不能制得的复杂形状,并且由于沉积温度较低, 可以使组分之间的扩散程度降到最低。匈牙利的Eniko TothKadar 利用交流脉冲电源在阴极镀制纳米晶 Ni膜, 试样制备与普通电镀相同, 电镀时电流保持不变, idep = 20Adm-2, 脉冲电流通电时间 ton ,断电时间 toff在 0.001,0.01,0.1, 1, 10s 之间变化。
此外用电沉积法在 AISI52100 钢基体上制得铜-镍多层膜, 试样预先淬硬到 HRC62 左右, 然后抛光清洗,进行电沉积, 镀铜时电压 u = 1600mV, i = 0.881mA cm-2 , 镀镍时电压 u = 600mA, i = 22.02mA cm-2。2.5胶体化学法
采用溶胶-凝胶法制备纳米薄膜,首先用化学试剂制备所需的均匀稳定水溶胶, 然后将溶胶滴到清洁的基体上,在匀胶机上匀胶, 或将溶胶表面的陈化膜转移到基体上, 再将薄膜放入烘箱内烘烤或在自然条件下干燥, 制得所需得薄膜。根据制备要求的不同, 配制不同的溶胶, 即可制得满足要求的薄膜。用溶胶-凝胶法制备了纳米微孔 SiO2薄膜和 SnO2纳米粒子膜。
此外,还有用这种方法制备 TiO2/SnO2 超颗粒及其复合 LB(Langmuir-Blodgett)膜、SiC/AIN 膜、ZnS/Si 膜、CuO/SiO2 膜的报道。2.6化学气相沉积法
在电容式耦合等离子体化学气相沉积(PCVD)系统上, 用高氢稀释硅烷和氮气为反应气氛制备纳米硅氮(Nc-SiNx:H)薄膜。其试验条件为: 电极间距 3.2cm,电极半径 5cm。典型的沉积条件为: 衬底温度 320℃, 反应室压力为 100Pa, 射频功率为70W SiH4/H2的气体流量比为 0.03, N2/SiH4的气体流量比为 1~10。
此外,还有用化学沉积法制备 Fe-P 膜, 射频溅射法制备 a-Fe/Nd2Fe4B 多层膜, 热化学气相法制备 SiC/Si3N4膜的报道。
3.纳米薄膜的应用领域
3.1纳米光学薄膜
利用纳米薄膜吸收光谱的蓝移与红移特性，人们已制造出了各种各样的紫外吸收薄膜和红外反射薄膜，并在日常生产、生活中取得应用。如在平板玻璃的两面镀制的Ti02纳米薄膜，在紫外线作用下，该薄膜可分解沉积在玻璃上的有机污物，氧化室内有害气体，杀灭空气中的有害细菌和病毒；在眼镜上镀制的TiO2 纳米粒子树脂膜或Fe2O3纳米微粒聚醇酸树脂膜，可吸收阳光辐射中的紫外线，保护人的视力；在灯泡罩内壁涂敷的纳米SiO2和纳米TiO2 微粒多层干涉膜，灯泡不仅透光率好，而且具有很强的红外线反射能力，可大大节约电能等。此外，利用Si纳米晶粒薄膜的紫外线光致发光特性，还可获得光致变色效应，从而产生新的防伪、识别手段。3.2纳米耐磨损膜与纳米润滑膜 在一些硬度高的耐磨涂层/薄膜中添入纳米相，可进一步提高涂层/薄膜的硬度和耐磨性能，并保持较高的韧性。此外，一些表面涂层/薄膜中加入一些纳米颗粒，如C60 富勒烯、巴基管等还可达到减小摩擦系数的效果，形成自润滑材料，甚至获得超润滑功能。事实上，在Ni等基体表面上沉积纳米Ni-La2O3 曲，薄膜后，除了可以增加基体的硬度和耐磨性外，材料的耐高温、抗氧化性也显著提高。3.3纳米磁性薄膜
经过纳米复合的涂层/薄膜具有优异的电磁性能。利用纳米粒子涂料形成的涂层/薄膜具有良好的吸波能力，可对飞行器、重型武器等装备起到隐身作用；纳米氧化钛、氧化铬、氧化铁和氧化锌等具有半导体性质的粒子，加人到树脂中形成涂层，有很好的静电屏蔽性能；纳米结构的Fe/Cr，Fe/Cu，Co/Cu等多层膜系统具有巨磁阻效应，可望作为应用于高密度存储系统中的读出磁头、磁敏传感器、磁敏开关等。3.4纳米气敏薄膜
由于气敏纳米膜吸附了某种气体以后会产生物理参数的变化，因此可用于制作探测气体的传感器。目前研究最多的纳米气敏薄膜是SnO2 超微粒膜，该膜比表而积大，且表面含有大量配位不饱和键，非常容易吸附各种气体在其表面进行反应，是制备气敏传感器的极佳功能材料。3.5纳米滤膜
纳米滤膜是一种新型的分离膜，可分离仅在分子结构上有微小差别的多组分混合物，它常常被用来在溶液中截留某些有机分子，而让溶液中的无机盐离子自由通过。目前商业化的纳米滤膜的材质多为聚酰胺、聚乙烯醇、醋酸纤维素等，这些纳米滤膜除了具有微筛孔外，滤膜上各基团往往还带有电荷，因此，还可以对某些多价的离子进行截留，而让其他离子通过滤膜。现在，纳米滤膜已经在石化、生化、食品、纺织以及水处理等方面得到广泛应用。
4.纳米薄膜的发展前景
纳米薄膜材料的研究是纳米科学技术领域的重要内容，在许多领域内都有着广泛的应用前景。世界上的发达国家都把纳米薄膜材料的研究列入国家发展规划中。我国对纳米薄膜材料的研究也非常重视，利用新的物理化学性质、新原理、新方法设计纳米结构性器件和纳米复合传统材料改性正孕育新的突破。相信纳米薄膜材料将会在未来给人们带来更多的惊喜。
参 考 文 献
薄膜质量 篇3
超导是物理世界中最奇妙的现象之一。正常情况下，电子在导体中运动时会损耗能量，也就是通常所说的导体有电阻。但当环境温度低于某个临界温度时，部分导体的电阻会突然降为零，或者说进入超导状态，其原因是导体内部的电子呈配对状态，成对的电子可以在导体中毫无羁绊地前行。
上个世纪八十年代以来，科学家发现了多种高温超导材料，高温超导材料是临界温度相对较高更容易进入超导状态的材料。不过，目前发现的高温超导材料，进入超导状态的临界温度仍远远低于室温。
铁基超导材料是高温超导材料领域最新的研究热门。然而，对于铁基超导材料的电子配对机制，科学界仍存在广泛争议。在此次研究中，清华大学物理系薛其坤、陈曦及中国科学院物理研究所马旭村等科学家确认了铁硒超导体的电子配对方式。在超导状态下，铁硒中的电子配对具有明显的各向异性。
在25日接受新华社记者电话采访时，马旭村介绍说，此次研究中，中国科学家借用名为“分子束外延”这一半导体领域的制备技术，制造出了超高质量的铁硒超导单晶薄膜。这种新技术保证科学家可以精确控制薄膜中的每一种化学成分，精确度达到原子水平。然后，科学家利用强磁场扫描隧道显微技术对薄膜进行测量。这种测量技术具有原子水平的空间分辨率和高能量分辨率。
陈曦在接受新华社电话采访时说，中国科学家此次所使用的材料制备技术等为国际科学界进一步研究超导体提供了新工具。
這项研究成果已发表在美国《科学》杂志上。
薄膜质量 篇4
由于衬底温度与Mg源温度相比更加容易控制,在这篇文章的实验中,通过改变衬底温度,得到了不同Mg组分的ZnMgO合金薄膜,并且在800 ℃得到了高质量的ZnMgO合金薄膜。
1 实 验
实验所用设备是英国VG公司的V80H分子束外延设备。衬底为c面蓝宝石(c-Al2O3)。在外延生长之前,先将清洗好的衬底,放入预处理室内,在800 ℃下处理30 min,然后移到生长室的样品架上。再将衬底在生长温度下用氧等离子体处理30 min。用以除掉衬底表面污染物,形成富氧表面,金属源分别为99.9999%的金属Zn和99.999%的金属Mg,氧源的材料为纯度99.999% 的O2。生长室的本底真空为1×10-7 Pa,射频等离子体功率为300 W,Zn源温度为245 ℃,Mg源温度为280 ℃,O2的流量为1.0 sccm,生长压力为1×10-3 Pa。生长时衬底温度分别为500、600、700、800 ℃。
实验中,材料的结构性质是利用Ft日本理光公司的D/max-RA型旋转Cu靶12 kW的X射线衍射仪和D/max-2400双晶X射线衍射仪来测定的,样品的发光性质是由室温下的发射光谱来表征的。文中的发光光谱是用JY公司的紫外优化微区Raman光谱仪测量的,所用激发源为He-Cd激光器的325 nm线,功率约为5 MW。样品的表面形貌是用日立公司的S4800扫描电镜完成的。其透射光谱是利用日本岛津公司生产的UV-360分光光度计测得的。
2 结果与讨论
图1为生长温度分别为500、600、700、800 ℃的ZnMgO合金的X射线衍射谱。从图中可以看到样品的X射线衍射峰只有一个,位置在34.5°附近,和ZnO的(002)衍射峰(34.4°)比较接近,可以认为该衍射峰来源为ZnMgO合金的002衍射峰。可以断定我们得到了单一六角相的ZnMgO合金薄膜。而且随着生长温度的提高,X射线的衍射峰逐渐向大角度方向移动,并且X射线衍射的最大半宽度逐渐减小。当衬底温度为800 ℃时,能够清晰的看到X射线的Kα1和Kα2的两个衍射峰,在800 ℃时,ZnMgO合金的最大半宽度仅为0.08。表明随着生长温度的提高,六角结构的ZnMgO合金的晶体质量逐渐变好。说明高的衬底温度有利于晶体质量的提高。
图2为不同生长温度的ZnMgO合金的透射光谱。与ZnO材料相比,ZnMgO合金的透射谱的带边随着样品生长温度的提高向高能测移动。在生长温度为800 ℃,薄膜具有最高的透过率。并且具有很陡峭的带边。说明ZnMgO在800 ℃时具有很好的晶体质量,这与X射线衍射的结果是一致的。
图3 为不同生长温度的ZnMgO合金的光致发光谱。从图中可以看到随着生长温度的升高,样品的发光逐渐向高能测移动。这说明在Mg源和Zn源温度以及生长压力不变的情况下,改变衬底温度,可以得到不同Mg含量的ZnMgO合金。随着衬底温度的升高,ZnMgO合金中的Mg组分逐渐增大。主要原因是由于Mg的金属性比金属Zn强,随着生长温度的提高,会有更多的Mg与氧气反应,使薄膜中Mg的含量增加。与ZnO薄膜的光致发光谱相比ZnMgO 合金的发光峰半高全宽变宽,主要原因是因为由于Mg的掺入,使ZnO的晶格结构受到一定的破坏导致的。
(a)500℃;(b)600℃;(c)700℃;(d)800℃
图4为生长温度从500～800 ℃的ZnMgO合金薄膜扫描电镜照片。从图中可以看出,生长温度为500 ℃时制备的样品的表面为不规则的纳米网格结构,没有形成薄膜。生长温度升高到600 ℃时,可以看出样品的表明是有一些细小的纳米晶组成,但是样品的结晶情况比500 ℃有很大的改善。这说明随着生长温度的升高,样品的结晶性变好。生长温度升高到700 ℃以后,可以发现样品的表明逐渐趋于平整,说明ZnMgO合金薄膜的结晶质量进一步提高。当生长温度到800 ℃时,样品的表面更加平整。这说明随着生长温度的升高,晶体的取向性和结晶性变好。这和前面给出的X射线衍射的结果是一致的。
3 结 论
利用等离子体分子束外延设备在c面Al2O3衬底上制备出了高质量的ZnMgO合金薄膜。研究了衬底温度对ZnMgO合金薄膜的结构和光学性质的影响。在其它生长条件不变的情况下,随着衬底温度的升高,ZnMgO合金薄膜的Mg组分逐渐增加,通过X射线衍射,透射光谱,光致发光谱,都说明晶体质量逐渐变好。在生长温度为800 ℃时,得到了高质量的ZnMgO合金薄膜。ZnMgO的002衍射峰的最大半宽度仅为0.08°。
参考文献
[1]KLINGSHIRN C.The luminescence of ZnO under high one-and two-quantum excitation[J].Phys.Scat.Sol.(b),1975,71(2):547-581.
[2]Huang M H,Mao S,FeickH,et al.Room-temperature UltravioletNanowire Nanolasers[J].Science,2001,292(8):1 897-1 899.
[3]Ohtomo A,Kawasaki M,Koida T et al.MgxZn1-xO as aⅡ-Ⅵwide-gap semiconductor alloy[J].Appl.Phys.Lett,1998,72:2 466-2 468.
[4]Kluth O,Schpe G,Hpkes J,et al.M odified Thornton Model for Mag-netron Sputtered Zinc Oxide:Film Structure and Etcing Behaviour[J].Thin Solid Films,2003,442:80-85.
[5]Bertolotti M,Laschena M V,Rosi M,et al.Otical Propagation LossReduction in ZnO Thin Films under CO2 Laser Treatment[J].J.Ma-ter.Res,1990,59:1 929-1 932.
[6]Zhang Y S,Yu K,Jiang D S,et al.Zinc Oxide Nanorod and Nanowirefor Humidity Sensor[J].Applied Surface Science,2005,242(1-2):212-217.
[7]CHEN Ye fan,BAGNALL D M,KOH Hang Jun,et al.P-MBE ofZnO on c-plane sapphire:Growth and characterization[J].J.Appl.Phys,1998,84:3 913-3 917.
[8]OHTOMO A,KAWASAKI M,OHKU I,et al.Structure and propertiesof znO/ZnMgO supertattices[J].Phys.Lett.,1999,75:980-982.
[9]Zhao Dong xu,LIU Yi chun,SHEN De zhen,et al.Photoluminescenceproperties ZnMgO alloy thin films fabricated by the sol-gel depositionmethod[J].J.Appl.Phys.,2001,90:5 561-5 564.
薄膜物理学实验报告 篇5
一、实验原理
旋涂法利用仪器高速旋转时产生的离心力使基片上的胶液由中心向四周均匀扩散而形成致密薄膜。实验用到的原料需要提前制备且一般为溶液，实验上常见的是使用溶胶-凝胶法作为薄膜材料的之辈手段，本次实验是使用现成的或制备较为简单的溶液。
二、材料准备
（一）实验原料：面粉、鸡蛋清、三级水
（二）溶液制备
称取适量的面粉放置烧杯中，加入50mL三级水，搅拌均匀，得到面粉胶体溶液；
在烧杯中加入适量的鸡蛋清，加入适量三级水，搅拌均匀，得到鸡蛋清胶体溶液。
三、实验过程
（一）用玻璃棒沾取胶体溶液涂覆于载玻片上；
（二）开启真空泵，将载玻片牢牢吸附于匀胶机的样品台上，盖上保护盖；
（三）根据所用溶液的粘稠度、附着性选择转速和旋转时间，启动匀胶机；
（四）关闭真空泵，用镊子将载玻片取出，防止到显微镜下观察成膜情况。
四、注意事项
在匀胶机运行过程中不宜开启保护盖，溶液应该多次涂覆以保证成膜的质量。
实验二、提拉法制备薄膜
一、实验原理
浸渍提拉法是将整个洗净的基板浸入预先制备好的溶胶之中，然后以精准控制的均匀速度将基板平稳地从溶胶中提拉出来，在粘度和重力作用下基板表面形成一层均匀的液膜，紧接着溶剂迅速蒸发，于是附着在基板表面的溶胶迅速凝胶化形成一层凝胶膜。
二、材料准备
（一）实验原料：面粉、鸡蛋清、三级水
（二）溶液制备
称取适量的面粉放置烧杯中，加入50mL三级水，搅拌均匀，得到面粉胶体溶液；
在烧杯中加入适量的鸡蛋清，加入适量三级水，搅拌均匀，得到鸡蛋清胶体溶液。
三、实验过程
将配置好的面粉清导入小烧杯；打开镀膜提拉机电源，取一块干净的载玻片用夹具夹住其1/3处；设置提拉机参数，提拉速度设置为20mm/min，提拉高度60mm，浸渍速度为20mm/min,浸渍时间30s镀膜次数设置为四次，镀膜间隔30s，点击
“开始”按钮，开始镀膜；镀膜完成后取下载玻片，放到显微镜下观察。将面粉清换成液体胶，重复上述过程，获得液体胶薄膜。
最后将旋涂法及提拉法获得的薄膜基片放到烘箱60℃烘干一个小时取出，得到薄膜样品。
实验三、层层自组装法制备薄膜
一、实验原理
层层自组装是利用逐层交替沉积的方法，借助各层分子间的弱相互作用（如静电引力、氢键、配位键等），使层与层自发地缔和形成结构完整、性能稳定、具有某种特定功能的分子聚集体或超分子结构的过程。
二、材料准备
（一）实验原料：VB2、胶水、三级水
（二）实验仪器：傅里叶红外光谱仪、载玻片、烘干机、烧杯、玻璃棒
（三）VB2加入适量三级水调制成VB2溶液；
胶水加入适量三级水制成胶体溶液。三、实验过程
（一）将载玻片放入傅里叶红外仪测量吸收光谱；
（二）将载玻片浸渍在VB2溶液中，取出，用烘干机缓慢烘干溶液，进行（一）过程；
（三）将载玻片浸渍在聚乙烯醇溶液中，取出，用烘干机缓慢烘干溶液，进行（一）过程；
（四）交替进行（二）（三）过程，以达到层层自组装的目的。
四、层层自组装实验数据处理及结果分析
数据处理利用Excel处理合成，由下图15层薄膜的图像可以看出，以空白组作为对比，发现第一层VB2和第二层曲线和其他层有很大不同，且这两组曲线有一部分呈现负吸光度，推测这是因为分子排列散乱导致薄膜未成型。从第三层开始，我们可以明显看到随着薄膜层数增加，吸光度呈现线性增长的趋势。根据朗伯—比尔定律，在同一组分下，各组分吸光度具有加和性，即
这与实验获得图像比较符合。图像分析我们可以看到在360nm到530nm出出现一个矮宽峰，说明该组装薄膜主要吸收该范围的光，此范围后吸光度逐渐下降。从曲线看，谱线不是特别平滑，有些许小尖峰（这里排除Abs1、2），我猜测是分子振动引起微扰，产生噪声，最终导致谱线出现小尖峰。
图1
层层自组装图像
图2
VB2图像
图3
液体胶图像
光学薄膜及其应用研究 篇6
【关键词】光学薄膜 制备 应用
1光学薄膜的制备技术
1.1物理气相学沉积（PVD）
1）热蒸发
光学薄膜器件主要采用真空环境下的热蒸发方法制造，此方法简单、经济、操作方便。尽管光学薄膜制备技术得到长足发展，但是真空热蒸发依然是最主要的沉积手段，当然热蒸发技术本身也随着科学技术的发展与时俱进。
2）溅射
溅射指用高速正离子轰击膜料（靶）表面，通过动量传递，使其分子或原子获得足够的动能面从靶表而逸出（溅射），在被镀件表面凝聚成膜。其膜层附着力强，纯度高，可同时溅射多种不同成分的合金膜或化合物。
3）离子镀
离子镀兼有热蒸发的高成膜速率和溅射高能离子轰击获得致密膜层的双优效果，离子镀膜层附着力强、致密，离子镀常见类型：蒸发源和离化方式。
4）离子辅助镀
在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器——离子源，产生离子束，在热蒸发进行的同时，用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密均匀结构（聚集密度接近于1），使膜层的稳定性提光学薄膜制备技术高，达到改善膜层光学和机械性能。
离子辅助镀技术与离子镀技术相比，薄膜的光学性能更佳，膜层的吸收减少，波长漂移极小，牢固度好，该技术适合室温基底和二氧化钛等高熔点氧化物薄膜的镀制，也适合变密度薄膜、优质分光镜和高性能滤光片的镀制四。
1.2化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积（CVD）一般需要较高的沉积温度，而且在薄膜制备前需要特定的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径来生成固态薄膜的技术，CVD技术制备薄膜的沉积速率一般较高。但在薄膜制备过程中也会产生可燃、有毒等一些副产物。
1.3化学液相沉积（CLD）
化学液相沉积（CLD）工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜，还造成废水、废气污染的问题。
2光学薄膜的应用
2.1应用于照明设备
利用光学薄膜的干涉特性，选择性地吸收，反射或透射照明光源中的红外辐射能量，己成为近年热性能光学控制薄膜的一个重要应用领域。其中对可见光具有很高透过率的红外高反射薄膜，用于白炽灯、卤素灯、低压钠灯等照明光源上，既可提高能量利用率，又能改变光源光谱的能量分布，满足特定照明的需求。红外高反射薄膜中用途较广的是金属-介质复合膜和全介质多层干涉膜。
采用氧化锡膜系结构的金属价质复合膜，用热蒸发方法镀制于白炽灯玻壳内表而，可使白炽灯的相对光谱能量分布中红外辐射能量近乎为零，而可见光的光谱能量却较未镀膜时有所增加，使相同功率的镀膜白炽灯输出光通量较普通灯泡变大，起到了一定的节能作用。
但是，金属——介质复合膜的热稳定性和化学稳定性较差，而且其光学特性也不够理想，因此，目前用于高温照明光源的薄膜大多选用全介质膜系结构。据称，采用二氧化钛等多层全介质干涉膜系、镀制在卤素灯的真空玻璃灯管外壁，节能已达到15%——40%，而且这类膜系属于硬膜，除了具有很好的热稳定性和化学稳定性外，还有良好的机械特性。其中适用于高功率卤素灯（常用于复印机曝光灯）和钠灯等光源的较理想是多层介质膜。该薄膜的光学特性基本上不受温度影响，具有良好的耐热性。
2.2应用于光纤通信
光纤系统也像电子线路系统一样，需要许多无源器件来实现光纤光路的连接，分路，合路，交换，隔离以及控制或改变光信号的传播特性。光学薄膜在其中一些仪器中起着十分重要的作用。在透镜扩束式连接器中，透镜表而需要镀制减反射膜，消除菲涅尔反射的影响。在光纤定向藕合器中，部分反射介质膜镀制在两透镜的结合而上。这种微光元件组成的定向藕合器，结构紧凑、简单，插入损耗较低（<1dB），对膜的功率分配不敏感，因此得到很多应用。部分介质反射膜也可以镀制在直角棱镜斜而上，构成一种T形藕合器。另有一种光波分复用器（WDM），属于波长选择性藕合器，是用来合成不同波长的光信号或者分离不同波长的光信号的无源器件。WDM可用各种方法设计制造，其中干涉滤波器型WDM器件的主要特點是信道带宽平坦，插入损耗低，结构尺寸小，性能稳定。它是利用多层介质膜作为滤波器，具体结构有两类：一类为干涉滤波器，另一类为吸收滤波器。两者都可用介质薄膜构成。WDM膜系一般采用1/4波长的厚度，只在两边利用不规则的厚度。采用1/4波长厚度膜系的监控方法简单，极值法具有自动补偿单层膜监控误差。膜系一般采用多个F-P腔的形式，镀膜的材料采用常用的材料二氧化钛。
目前光通信系统中实用的有源器件是掺铒光纤放大器（EDFA）。采用光学镀膜滤光片是常用的一种改善EDFA的增益平坦的手段，另外在EDFA后，探测器前放置一块窄带滤光片可以减少噪声的影响。
2.3应用于农业生产设施
有一种遮阳节能帘膜在农业上用于种植大棚，其功能主要体现在：当夏天气温过高时，反射太阳光，阻挡红外辐射，使棚内温度不至升得太高，起遮阳降温的作用；当冬天气温过低时，反射地表热辐射，使棚内温度不至降得过低，起到保温节能的作用。我国从1997年起开始自行研制新型遮阳节能帘膜，经过反复试验，终于获得成功。新型遮阳节能帘膜系采用在高分子基质材料上真空镀铝膜而制成的。因为铝镀膜层对塑料的附着力强，富有金属光泽；而且铝在所要求的波长范围内反射率较高，厚度40nm的铝镀膜层的反射率达到90%，所以其保温节能性能、耐气候老化性能、耐腐蚀性能、传热性能等都达到了国际水平，有的性能甚至超过了一些发达国家同类产品。另外，高纯度的铝价格比较便宜，这是其他镀膜材料所不及的。目前我国己能稳定地、大规模地生产新型遮阳节能帘膜，且性能价格比优于国际同类产品。
结语
薄膜质量 篇7
1 仪器与试药
1.1 仪器
摇摆式制粒机;GFG-高效沸腾干燥机(浙江立群机械厂);HDJ-型多向运动混合机;ZP-37冲双流程压片机(上海天弛药械厂);SH10A水分快速测定仪(上海恒平科学仪器有限公司);RCZ-8A药物智能溶出仪;ZB-IC智能崩解仪(天津大学精密仪器厂);TG328A分析天平(上海精科有限公司);WFZ-756紫外分光光度计(上海光谱仪器有限公司)。
1.2 试药
95%乙醇(批号:20070506,天津市富宇精细化工有限公司);磷酸二氢钾;浓盐酸(批号:20070203,开封化学试剂总厂);氢氧化钠(批号:20061029,天津市大茂化学厂);聚丙烯酸树脂Ⅱ号(批号:20070122,湖州展望药业有限公司);蓖麻油(批号:20061206,湖南尔康制药有限公司);聚山梨酯-80;邻苯二甲酸二乙酯(批号:20070824,浙江省龙游县聚兴粮油医药化工有限公司)。
2 制备
2.1 处方组成
见表1。
2.2 制备方法
2.2.1 制粒
2.2.1. 1 制软材
按处方量先将双氯芬酸钠粉末、淀粉、蔗糖、羧甲基淀粉钠在搅拌机混合均匀,然后加适量8%淀粉浆搅拌15 min,把制好的软材加入摇摆式制粒机中过18目筛,即得。注意在制粒过程中,加软材要适量,过多则颗粒较大、含粉量少、不易压片;过少则颗粒较小且含粉量较多,压片时流动性较差,影响压片质量。
2.2.1. 2 干燥
将制备好的颗粒转移入GFG-高效沸腾干燥机中,干燥45 min,温度为32℃。
2.2.1. 3 整粒
将干燥好的颗粒过14目筛进行整粒,目的是将干燥过程中结块、粘连的颗粒,过筛重新分散。
2.2.1. 4 混合
将外加处方量的硬脂酸镁、羧甲基淀粉钠、淀粉与整好的颗粒一起转入HDJ-型多向运动混合机,混合均匀。
2.2.2 压片
将混匀的原辅料、颗粒加入ZP-37冲双流程压片机,进行压片,压片工艺流程中粉尘较大,设备附有除尘器以减少粉尘,压片过程中为减小片重差异需定时(10~15 min)称量片重,以调整片重在规定的片重差异范围内。
2.2.3 包衣
2.2.3. 1 肠溶液的制备
把称量好的300 kg 95%乙醇溶液加入至配制罐中,打开搅拌器加入包衣材料[聚丙烯酸树脂Ⅱ号30 kg(浸泡24 h)],按处方工艺加入邻苯二甲酸二乙酯、蓖麻油、聚山梨酯-80,搅拌均匀,浸泡2 h,备用。
2.2.3. 2 薄膜衣液的制备
加入乙醇溶液246 kg,羟丙甲纤维素12 kg,搅拌,浸泡24 h,加纯化水87 kg,搅拌均匀,按处方工艺加入邻苯二甲酸二乙酯、蓖麻油、聚山梨酯-80,浸泡2 h,备用。
2.2.3. 3 肠溶薄膜衣液的制备
将上述制备的肠溶液和薄膜衣液按一定的比例混匀,过胶体磨粉碎,备用。
2.2.3. 4 包衣操作
取压制好的片芯50 kg,装锅,开启智能高效喷雾包衣机,将配制好的包衣溶液用喷枪连续喷雾到转动的片子表面,开始时喷速可快些,使片面尽快润湿形成一层薄膜,防止片面磨损,以后可根据片子表面的干湿程度,控制片子温度和喷雾速度,直至包衣达到规定要求为止。出锅干燥、晾片,即可。根据文献[2],用薄膜包衣替代糖衣层,缩短生产周期,降低成本,保证重现性。
3 质量控制
3.1 性状
本品为薄膜衣片,显白色。
3.2 鉴别
3.2.1 薄层色谱
取本品10片,研细,加乙醇溶液10 ml,溶解,过滤,取续滤液作为供试品溶液。另取双氯芬酸钠对照品约0.25 g,置10 ml容量瓶中,分别点于同一硅胶GF254薄层板上,以醋酸乙酯-氯仿-冰醋酸(25∶25∶0.2)为展开剂,展开,晾干,置紫外灯254 nm下检识。同法测定5批,结果见表1。
3.2.2 化学反应
取本品1片,研细,加水1 ml,溶解,加醋酸氧铀锌试液1滴,即生成黄色沉淀。结果现象明显,可作为定性鉴别。
Rf小=0.56;Rf大=0.58;Rf=0.57
3.2.3 溶媒及波长的选择
根据文献[3],选择乙醇溶液为溶媒,在240~300 nm测定双氯芬酸钠的吸光度,结果见表2。
由表2可见,双氯芬酸钠在284 nm波长处有最大吸收。与文献[4]报道相符,故选定284 nm为测定波长。
3.2.4 线性关系考察[5]
取双氯芬酸钠对照品适量,加磷酸盐缓冲液(pH=6.8)溶解并制成每毫升含20μg的对照品溶液。分别精密量取3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0 ml置10 ml量瓶中,用磷酸盐缓冲液(pH=6.8)稀释至刻度,摇匀,在284nm波长处测定其吸光度。以双氯芬酸钠的浓度(μg/ml)为横坐标,吸光度为纵坐标,计算回归方程,结果表明双氯芬酸钠对照品在6.0~20.0μg/ml范围内线性关系良好,回归方程为A=0.032 9C-8.369×10-3(r=0.999 8)。
3.2.5 精密度试验
精密吸取双氯芬酸钠对照品溶液(20μg/ml)5.0 ml,共6份,在上述紫外条件下,分别测定其吸光度,RSD为1.2%,结果表明本法精密度良好。
3.2.6 稳定性试验
取本品适量,研细,精密称定,按照“3.3.2”项下方法制备样品,分别于放置0、4、8、12、16、24 h后测定吸光度,RSD为1.8%,结果表明本品在24 h内基本稳定。
3.2.7 重复性试验
取同一批号本品适量,研细,精密称定,共
6份,按照“3.3.2”项下方法分别制备样品,测定吸光度,RSD为2.3%,结果表明本法重复性良好。
3.2.8 回收率试验[6]
精密称取双氯芬酸钠对照品适量,照处方量加入赋形剂及包衣材料,加磷酸盐缓冲液(pH=6.8)溶解并制成每毫升含15μg的溶液,在284 nm波长处测定吸收度。另精密称取经105℃干燥至恒重的双氯芬酸钠对照品适量,用磷酸盐缓冲液(pH=6.8)溶解并稀释制成每毫升含15μg的溶液,同法测定,计算高、中、低浓度的回收率,结果见表3。
3.3 释放度及含量测定
3.3.1 释放度
由于检测用的试剂对释放度有较大影响[7],因此应该谨慎选择所用试剂。取本品6片,分别投入含有1 000 ml盐酸溶液(0.1 mol/L)的转篮中(转速为100 r/min),经2 h时,取溶液适量,滤过,取续滤液作为供试品溶液1;立即将转篮浸入预热至37℃的1 000 ml磷酸盐缓冲液(pH=6.8)中,转速不变,经45 min时,取溶液适量,滤过,精密量取续滤液5 ml置10 ml量瓶中,用磷酸盐缓冲液稀释至刻度,摇匀,作为供试品2;另精密称取双氯芬酸钠对照品0.02 g,置100 ml量瓶中,加水溶解并稀释至刻度,摇匀,作为溶液A;精密量取溶液A 2 ml置100 ml量瓶中,加0.1 mol/L的盐酸溶液稀释至刻度,摇匀,作为供试品溶液1的对照液。另精密量取溶液A 5 ml置100 ml量瓶中,加磷酸缓冲液稀释至刻度,摇匀,作为供试品2的对照品溶液,照紫外分光光度法,分别在284 nm波长处测定吸收度,分别计算出每片的释放量(限度应为标示量的70%,才符合规定)。取5批样品按上述方法测定其释放度,结果见表4。
3.3.2 含量测定
取本品20片,研细,精密称定细粉适量(约相当于双氯芬酸钠50 mg),置10 ml量瓶中,加乙醇溶液约70 ml,振摇,溶解,加乙醇溶液至刻度,滤过,精密量取续滤液2 ml置10 ml量瓶中,加乙醇溶液稀释至刻度,摇匀,即得。另精密称取在105℃干燥至恒重的双氯芬酸钠对照品约0.05 g,同样品制备法制备对照品溶液。照紫外分光光度法,在284 nm波长处测定吸光度,取5批样品按上述方法测定含量,结果见表5。
4 讨论
双氯芬酸钠不溶于酸性介质,检查双氯芬酸钠肠溶薄膜衣片的释放度是一种有效的质量控制手段。测定双氯芬酸钠肠溶薄膜衣片在酸性介质(人工胃液)和缓冲液介质(人工肠液)中的释放情况,可考察生产工艺等因素对释放度的影响,为质量标准的完善和临床用药提供参考。
摘要：目的:以双氯芬酸钠为主要成分制备双氯芬酸钠肠溶薄膜衣片,并建立其质量控制方法。方法:用化学颜色反应和薄层色谱法进行定性鉴别,采用紫外分光光度法测定双氯芬酸钠的释放度和含量。结果:双氯芬酸钠在6.0～20.0μg/ml范围内呈良好的线性关系(r=0.9998),平均回收率为99.80%,RSD=0.30%(n=10)。结论:本方法制备的制剂服用方便,质量控制方法简便、准确、重现性好,可用于该制剂的质量控制。
关键词：双氯芬酸钠,肠溶薄膜衣片,质量控制
参考文献
[1]祁小乐,朱家壁,陈盛君.双氯芬酸钠肠溶微丸型片剂的研制[J].药学学报,2008,43(1):97-101.
[2]张爱华.双氯芬酸钠肠溶片生产工艺的改进[J].中国现代药物应用,2008,8(16):126-127.
[3]国家药典委员会.中华人民共和国药典[S].二部.北京:化学工业出版社,2005:75.
[4]徐迪.HPLC法测定双氯芬酸钠肠溶片的含量[J].齐鲁药事,2008,27(5):279-280.
[5]熊辉,陈永刚,李铮铮.双氯芬酸钠中空栓的制备及质量控制[J].中国药房,2008,19(3):1001-1002.
薄膜质量 篇8
纳米二氧化钛具有无毒、化学性质稳定、耐酸碱、耐光化学腐蚀、无致敏性、无刺激性、全面防护紫外线、光催化活性等特点, 在环保、能源、汽车、涂料、化妆品等领域广泛被应用。而且成为光催化剂研究的热点[1,2,3,4,5], 而二氧化钛粉体存在易失活、易凝集、难回收等缺点, 需要靠负载 (如墙面、木材、混凝土等) 技术加以解决[6], 在一定程度上会影响催化剂原有的特性, 导致光催化活性降低。若采用纳米Ti O2薄膜作催化剂, 则可避免这些问题。但目前采用溶胶-凝胶法制备的溶胶中主要是有机水解产物, 是因为所选用的配方中水 (水相对不足) 与钛酸丁酯的摩尔比一般小于4, 钛酸丁酯水解不充分。需要高温热处理才能获得具有光催化活性的锐钛矿晶型二氧化钛[7,8,9]。本文用过量的水, 使钛酸丁酯充分水解, 直接生成了含有Ti O2粒子的溶胶。该溶胶在太阳光照射下使罗丹明B溶液完全褪色, 具有光催化活性, 可直接用于光催化。同时实验制备了纳米二氧化钛薄膜和多孔薄膜, 并对其进行了分析和表征。
2 实验
本实验所用的钛酸丁酯[Ti (OC4H9) 4]、无水乙醇、盐酸 (用于延缓钛酸丁酯强烈水解的抑制剂[10,11]) 和丙酮均为分析纯。实验中, 量取去离子水10m L加入烧杯中, 再加入1m L盐酸形成A溶液。将8m L无水乙醇和3m L钛酸丁酯混合形成B溶液。高速搅拌A溶液的同时, 用酸式滴定管将B溶液滴定加入到溶液A中, 每秒约1滴, 最终可得到淡黄色的透明溶胶C, 静置一定时间后备用。在25m L溶胶C中添加PEG (1000) 成孔剂0.75g, 继续搅拌1h得到溶胶D, 静置一段时间后备用。
采用旋转涂膜法将所制的溶胶涂膜, 把经过预处理的玻璃衬底固定在KW-4A型匀胶机上, 转速调整为3000r/min, 涂膜时间为25s, 在载玻片表面形成一层均匀的Ti O2凝胶。将其在100℃下干燥15min, 然后继续涂下一层膜, 直到需要的层数为止。最后, 把载有凝胶的载玻片放入高温炉中升温至500℃退火2h, 自然冷却至室温, 得到Ti O2薄膜及Ti O2多孔薄膜。
本实验利用Rigaku D/Max-2000 X-射线粉末衍射仪、原子力显微镜、紫外可见光谱仪等, 对二氧化钛的结构、Ti O2薄膜和多孔薄膜的表面形貌、紫外——可见光谱及光催化性能等进行表征和分析对比。
3 结果与讨论
3.1 XRD测试结果分析
将所得溶胶C和加有PEG (1000) 的溶胶D干燥后, 均经过500°C空气中退火2h后得到的粉体分别进行X射线衍射分析, 对应的XRD衍射图谱见图1中的c和d。从XRD图谱中可以看出制作Ti O2薄膜的粉体和制作Ti O2多孔薄膜的粉体对应的XRD图谱基本形同, 均在2θ=25°, 38°, 48°及55°附近分别出现了锐钛矿的特征衍射峰, 分别对应锐钛矿晶相的 (101) , (004) , (200) 和 (211) 面[12];在2θ=31°附近出现了板钛矿特征衍射峰[13], 对应板钛矿相的 (211) 面;在2θ=27°和36°附近分别出现了金红石相的衍射峰, 对应金红石相的 (110) 及 (101) 面。XRD分析结果表明, 本实验制得的Ti O2粉末均以锐钛矿相为主, 含有少量板钛矿相和金红石相。由此可见相同条件下制备的薄膜当中也主要是含有锐钛矿相的二氧化钛。
3.2 薄膜表面形貌
溶胶经旋转涂膜后, 所得薄膜样品是平整均匀的, 呈透明状。图2为利用原子力显微镜观察的Ti O2薄膜和Ti O2多孔薄膜的表面形貌分别为a和b (均镀5层膜) , 从图中可以看出Ti O2薄膜上粒子分布比较均匀, 基本上没有团聚现象。而Ti O2多孔薄膜上基本上看不出粒子分布情况, 在薄膜上出现了很多均匀分布的不规则的小孔, 这是由于PEG是一种高分子添加剂, 经过高温灼烧后可以去除, 从而在薄膜中留下许多小的孔洞[13]。通过薄膜的AFM照片面粗糙度分析可知, Ti O2薄膜表面平均粗糙度为17.20nm, Ti O2多孔薄膜的表面平均粗糙度为1.55nm。
3.3 薄膜的UV/vis吸收谱
图3为200~800nm范围内, Ti O2薄膜及多孔薄膜 (均涂膜5层) 的UV/vis吸收谱。可以由跃迁电子所吸收光线的能量, 计算锐钛矿晶体的禁带宽度Eg。在图3中, 对吸收边曲线进行线性拟合, 横坐标上的截距即为吸收边的波长, 分别为323.6nm和340.2nm, 相对于块状锐钛矿晶体 (Eg=3.2e V) 的吸收边的波长387.5 nm, 出现大幅度的“蓝移”[1];
由量子尺寸效应理论可知, 当纳米材料的粒径越小, 激发态能量越大, 其带隙越宽, 吸收带边“蓝移”量越大, 量子尺寸效应就越明显[14]。所以该样品中的锐钛矿晶体呈现量子尺寸效应, 即该实验所得到的2种Ti O2薄膜均是具有纳米尺寸的微粒构成的。
且由UV/vis吸收谱可见Ti O2多孔薄膜的“蓝移”程度比Ti O2薄膜的大, 这是由于多孔薄膜中纳米材料的粒径更小, 与薄膜的AFM面粗糙度分析结果一致。
3.4 薄膜的UV/vis透射谱
图4为300~800nm范围内, Ti O2薄膜及多孔薄膜 (均涂膜5层) 的UV/vis透射谱。从图中可以看出, 从300nm开始, 2条谱线透射率均开始上升, 而Ti O2多孔薄膜的透射率比Ti O2薄膜的高, 且透射峰值的位置也不同。由于多孔薄膜添加了PEG, 改变了薄膜的纳米孔径尺寸, 从而影响了薄膜的透射性。
3.5 光催化性能
图5为Ti O2薄膜和多孔薄膜催化降解罗丹明B的分解率与时间的变化关系曲线。从图5中可以看出:Ti O2薄膜及其多孔薄膜对罗丹明B的降解率都随着光催化时间的增大在增大, 多孔薄膜使罗丹明B溶液的脱色率增大的快。由图可见, 在5h内, 二氧化钛薄膜和Ti O2多孔薄膜光催化罗丹明B溶液的脱色率分别是13.9%和48.5%。可见Ti O2多孔薄膜对罗丹明B溶液的催化性优于Ti O2薄膜。这是由于多孔薄膜孔径尺寸小, 提高了比表面积, 增大了与光的接触面, 提高了光的利用率, 从而使薄膜的催化性能得到优化。
4 结论
新型杀菌薄膜 篇9
日本三井化学公司日前与北里大学合作开发出一种新型杀菌薄膜。研究人员用“镀气”的方法在树脂薄膜表面镀上一层薄薄的铜合金, 从而使薄膜具有杀菌效果。
所谓“镀气”, 是指在真空中加热金属, 使其融化挥发后附着在物体表面。实验发现, 将金黄色葡萄球菌等几种常见病菌置于这种薄膜上, 两小时后它们几乎全部死亡。这种薄膜对于流感病毒以及大肠杆菌也具有一定灭杀效果。
研究人员说, 铜是一种具有杀菌效果的金属材料, 与同样具有杀菌效果的银相比, 铜可以不受温度和湿度的影响而发挥杀菌作用。这种以铜合金为基础材料的杀菌薄膜可以应用于医院的扶手和餐馆的厨房用具上。
薄膜光伏发展概述 篇10
根据预测, 光伏电池到2015年将以每年超过55%的速度增长。其中, 晶体硅的增速将超过50%, 而薄膜电池将以每年75%的速度增长。
薄膜太阳能模块使用很薄的硅涂层也可使用其他非硅的替代材料。薄膜制造涉及将极薄的光敏材料层沉积在玻璃、金属或塑料上。而现在大多数使用的常用材料为无定形硅, 最新的技术使用非硅基材料, 如碲化镉。
薄膜太阳能电池 (见图1) 制造时需用能量很少, 可用各种工艺过程进行组装。为住宅和其他应用提供了方便。
目前, 薄膜光伏 (PV) 模块使用的材料如无定形硅 (a-Si) 、碲化镉 (CdTe) 、硒化铜铟镓 (CIGS) , 它们都已引起极大的关注, 并以高速率增长。部分是由于硅的短缺和与结晶硅电池高的生产成本有关。薄膜技术有助于降低制造成本和有通用性好的优点, 在前二三年内已与常规结晶硅技术展开竞争。然而, 薄膜PV模块的典型情况是效率比结晶硅模块低得多, 其转換效率为7%～10%, 而结晶硅平均为15%。
铜铟镓二硒化物 (CIGS) 薄膜太阳能电池系将半导体材料的极薄层涂复于低成本的背衬材料上, 如玻璃、柔性金属薄片、耐高温的聚合物或不锈钢片材之上。CIGS太阳能电池因其重量轻巧, 对太空应用和便携式电子市场带来魅力。也适用于特定的建筑, 如光伏屋顶板、窗户、板壁等等。
据领先的工业分析专家美国NanoMarkets公司2007年10月所作的分析和预测, 薄膜太阳能光伏 (TFPV) 市场价值到2015年将达近72亿美元, 目前稍超过10亿美元。许多公司从薄膜太阳能光伏 (TFPV) 市场的增长可获取效益, 它们有First Solar公司、富士电器公司、Nanosolar公司、三洋公司和Uni-Solar公司等。每1家公司都在建设生产工厂, 能力超过100MW。各种低价的材料可用以替代结晶硅来制造光伏电池。它们不仅是传统结晶硅电池较廉价的光伏电池替代品, 而且比传统电池更薄和更有柔性, 可以有更多的应用。例如, TFPV很易于在屋顶和墙壁上设置, 甚至窗户上。其另一优点是与许多常规的光伏采用结晶硅不同, 薄膜光伏 (TFPV) 也能在弱光条件下工作。报告指出, 支撑薄膜光伏 (TFPV) 需求增长的是, 大多数生产商都在快速扩增生产能力, 包括First Solar公司、富士电器公司、Nanosolar公司、三洋公司、Uni-Solar公司和G24i公司等都在建设超过100MW能力的工厂。
据NanoMarkets公司2008年2月底发布的研究报告预测, 薄膜和有机光伏 (PV) 材料使用量将达到2015年38亿美元。据该薄膜和有机光伏材料市场报告认为, 薄膜和有机光伏材料市场正在成为传统电子化学品供应商和创新的材料公司发展机遇的源泉。报告也认为, 材料领域的创新将对未来光伏 (PV) 的整体行业带来深刻影响。
研究报告的主要论点有:
(1) 薄膜PV不会长久只是电子材料的小用户。到2015年, 无定形硅PV将采用超过9亿美元的硅烷气体和其他基于有机硅的材料。几年前, 常规光伏领域结晶硅生产商赢得了这项大而新的业务发展机遇。现在薄膜PV正在给电子化学品领先的供应商带来同样的发展机遇。
(2) 铜铟镓硒化物 (CIGS) 将在薄膜PV市场上起关键作用。CIGS不仅具有薄膜PV的所有优点, 而且转化效率几乎与常规PV一样地高。CIGS能否继续保持这一优势将取决于创新材料公司的研发进程。
(3) 开发新材料是PV工业发展的关键。在不久的将来, 薄膜材料将可为PV提供全新的方案。有机硅油墨将会很快被应用, 它可与有机PV的制造优势组合在一起, 而且会有高得多的转化效率。
NanoMarkets公司还于2008年5月发表有关有机光伏市场报告, 涉及薄膜、有机和印刷光伏市场。其中, 对有机材料或混合有机/无机染料敏化 (DSC) 的太阳能电池市场潜力进行了预测分析。认为, 2008年是有机PV产品加快推向商业化应用的第一年。有机PV途径现正成为主流太阳能板和建筑集成光伏 (BIPV) 应用的低成本解决方案。
2薄膜光伏公司及生产态势
截至2008年4月, 领先的薄膜太阳能电池制造商有应用材料公司 (Applied Materials) 和Q-Cells公司等, 行业新秀如NexPower公司和QS Solar公司。2007年AMAT太阳能集团的净销售额翻了2倍以上。截至2008年3月统计, 多个薄膜太阳能工厂新增设备达19亿美元。
一些领先的晶硅制造商均纷纷进入薄膜太阳能电池产业。夏普公司正在建设几座工厂, 使能力增加到2010年1GW。Q-Cells公司是世界领先的太阳能电池供应商, 已在5个薄膜太阳能电池项目中进行了投资。
近2年时间内, 仅中国台湾地区就有8座薄膜太阳能电池新工厂投入建设, 到2010年后, 台湾地区的薄膜太阳能电池生产能力将会超过1GW/年。
截至2008年4月统计, 已有超过80家公司涉足薄膜太阳能电池业务。 (由于篇幅所限, 瑞士、美国、德国、日本、中东地区的公司发展略)
在太阳能电池产量方面, 美国落后于日本和欧洲, 位居第3, 约占全球市场份额的10%。 新太阳能薄膜电池厂的建立将使美国的排名上升到第2, 而且将成为国际一流、具有价格竞争力的太阳能电池生产厂之一。采用新技术生产的太阳能薄膜电池运用了复杂的高新科技, 将太阳能电池“印”在塑料和金属箔上, 使用一种铜合金涂层来吸收阳光并产生电能。其效率与传统的太阳能晶硅电池基本相当, 而且制造成本仅为传统晶硅电池的1/5。
至2003年底, 我国量产的薄膜电池生产线只有哈尔滨克罗拉电力公司从美国引进的一条1兆瓦生产线。该领域为数不多的几家企业, 如深圳市创益科技发展有限公司、天津市津能电池科技有限公司等, 近年来也一直处于大众的视线之外。
近期, 中国加快建设一些薄膜光伏生产项目。如泉州市金太阳电子科技有限公司投资的硅基薄膜太阳能电池生产线于2008年初落户该园区。该项目生产的硅基薄膜太阳能电池光转化效率将达到7%, 使用寿命长达20年, 技术居世界领先水平。该项目的实施为我国跻身全球第3代高端薄膜电池市场跨出了关键一步。
投资江苏省的尚德电力公司已在上海漕泾高科技园区开始建设薄膜光伏材料制造厂和研发中心, 生产厂第一阶段于2008年投产, 2009年峰值生产量达50MW。工厂所用生产技术涉及将无定形和微晶硅薄膜沉积在玻璃基质上。
新奥集团与美国应用材料公司太阳能薄膜电池项目合作于2007年12月初签约。此项目落户廊坊经济技术开发区新奥集团, 用于生产非晶硅薄膜太阳能电池, 标志着我国在新能源领域又有了新突破。该项目由新奥集团引进美国应用材料公司全套自动化生产线, 计划总投资140亿元, 分三期建设, 预计到2010年非晶硅薄膜太阳能电池年产量将达500MW, 年销售额200亿元。
中国太阳能电力公司 (CSP) 于2008年5月23日宣布, 携手日本ULVAC公司进入中国薄膜太阳能电池市场。日本ULVAC公司是领先的太阳能电池设备制造商, 由ULVAC公司供应的PV生产线采用第5代 (G5) 尺寸玻璃基质 (1100 x 1400 mm) 设计, 可应用全规模的太阳能发电厂。这条生产线是中国此类生产线的第一条, 可供应中国和世界市场。该装置初期生产的模块基于单接合式无定型硅 (a-Si) 技术, 年产能力约为50MW。高效模块生产线能力预计将从50MW提高到2010年约64MW。该生产线组合采用等离子改进的化学蒸气沉积 (PE-CVD) 设备、莱塞划线器等。
NexPower技术公司旗下的联合微电子公司 (UMC) 经达2年的筹备后, 于2008年7月底决定在中国台湾建设太阳能电池生产厂。该太阳能电池生产厂采用日本ULVAC公司大规模的薄膜生产线设备, 包括等离子CVD设备、激光划线设备、溅射设备和密封设备等。
总投资6亿元的非晶硅太阳能薄膜电池项目于2008年7月在崇州市工业集中发展区开建。非晶硅太阳能薄膜电池项目的主要投资方是四川凯迈集团下属的四川光亮投资有限公司。该公司将在1年内建成第1条生产线, 30个月内建成全部项目。项目建成后, 公司年生产非晶硅太阳能薄膜电池的能力将达到30MW, 为全国最大。
福建省莆田市太阳能薄膜电池生产项目环境影响报告书获国家环保部批复。由马来西亚云顶杉源集团投建的这个太阳能光电伏特工业项目, 将在莆田市涵江区建设。项目总投资12.5亿美元, 四期项目全部投产后, 年可产非晶硅薄膜电池200MW, 将成为全国唯一、亚洲最大的第3代太阳能生产厂家。首期项目投资2.79亿美元, 定于2009年投产, 年产160万m2光电伏特薄膜, 95%产品出口欧美。
总部在美国纽约州的SolarThinFilms公司于2008年6月3日宣布, 与中国兴业控股有限公司 (Singyes) 签署谅解备忘录, 将在华建设100MW薄膜模块生产厂。按照这项谅解备忘录, SolarThinFilms公司将供应设备、枝术和工程以及设计支持。该公司也将在中国以外市场分销建筑用集成光伏 (BIPV) 产品。该公司预计最早将于2008年第4季度设置制造设备, 初期生产和销售BIPV产品将于2009年开始。
一期工程投资25亿美元, 年产能1000兆瓦 (相当于100万千瓦) 的南昌薄膜太阳能光伏产业园项目于2008年6月下旬落户南昌高新技术产业开发区。南昌光伏产业园由赛维BEST太阳能高科技股份有限公司及相关配套企业投资建设, 产业园将致力与兴建光伏产业的研发和成产基地, 引进世界先进的技术和设备, 一期总投资25亿美元, 预计规模为年产1000MW。入驻南昌光伏产业园的赛维BEST公司, 由LDK新能源公司投资, 其主打产品可以建设大型光伏电站, 也可与建筑物屋顶、走廊、玻璃幕墙相结合形成建筑一体化 (BITV) , 在美化环境的同时利用太阳能发电。
大蒜内层薄膜“创可贴”等 篇11
如果不慎划伤或擦伤，出现小伤口时，又一时找不到药物，可用大蒜瓣的内衣，即蒜皮最内层的薄膜，贴在伤口上，可防止感染而愈。小溃疡经消毒后也可使用，但需每天换一次，直至愈合。
黑桑椹可治疗头发早白
黑桑椹捣烂，用纱布滤取汁液，放进陶瓷锅煮，稍浓时加入蜂蜜适量，搅匀，熬成膏状，冷却后装瓶备用。早晚各服2汤匙，开水送服。
玉米须可降血糖降压
用玉米须60克，瘦猪肉250克，煎汤食肉喝汤，一日2次，可适当降血糖。
用玉米须、西瓜皮、香蕉皮适量，水煎同服食，有一定的降压作用。
烫伤、烧伤怎么办
小面积水烫伤、火烧伤可按下面的方法处理：
伤后仅有红肿、红斑、灼痛的，可立即将烫伤部位放在冷水中浸泡半小时或更长时间，泡后擦干，涂一些油类即可，不必包扎。
伤口出现水泡、疼痛的，注意不要把水泡弄破。如水泡过大，可用针尖在火上烧一下，凉后用淡盐水洗净伤面，从水泡下缘刺破放水，让皮仍盖在伤面上，涂上烫伤膏加以包扎即可。若伤势较重或面积较大，应立即请医生诊治。
夏季驱蚊五法
一是用蚊帐或纱窗把蚊子隔绝在外；二是在卧室内放几盒揭盖的清凉油或风油精；三是在室内安装橘红色灯泡，蚊子会因惧怕而逃离；四是在空酒瓶或口盅里装上糖水或啤酒放在阴暗处，蚊子闻到甜酒味就会往瓶子里钻；五是生吃大蒜或口服维生素B，产生一种蚊子不敢接近的气味。
夏季的饮食原则
一、进餐宜定时。
二、饮食宜清淡。
三、食物宜搭配。
四、勿过食生冷。
五、勿暴饮暴食。
六、苦味宜常吃。
七、饮食防菌痢。（李秋菊）
前列腺肥大外治方
一、熨小腹法
生葱250克，洗净切碎，加食盐一斤，入锅炒热取出，棉布包裹，熨小腹，凉后再热，2~4小时见效。
二、贴中振穴法
甘遂9克，研成细末，加面粉适量，麝香或冰片少许，用温开水调成糊状，摊在牛皮纸上贴中振穴（脐下4寸），用纱布包扎固定，每日二次，每次30分钟至1小时。
三、贴脐法
独头蒜一个去皮，栀子三枚，食盐少许捣烂，摊在牛皮纸上贴肚脐，纱布固定，每日换药一次。
四、探吐刺鼻法
光伏开启薄膜时代 篇12
关键词：薄膜光伏,制作工艺,发展,应用
近年来, 以非晶硅基薄膜、铜铟镓硒和碲化镉电池为代表的第二代太阳能电池技术由于其制造工艺的简单、制造成本的低廉、转换效率的提高、薄膜光伏组件建筑一体化的实现等诸多优势使得薄膜光伏技术得以迅猛发展。光伏发电正在走进薄膜时代。
1 种类及制造工艺
目前市场上的薄膜太阳能电池大多以非晶硅基薄膜电池、铜铟镓硒电池以及碲化镉电池为主。虽然三者都属于薄膜光伏电池, 但是其制造工艺以及发电原理却不尽相同。
硅基薄膜电池:首先在玻璃衬底沉积透明导电膜, 再通过等离子体反应沉积P型、I型、N型三层非晶硅。最后蒸镀金属电极。当光从玻璃面射入, 产生的电流便从导电膜和金属电极引出。此电池从上往下结构为玻璃沉底、导电膜、PIN非晶硅、金属电极。现今太阳电池的主体材料为硅材料, 其成本份额占据了将近40%, 但是非晶硅基薄膜厚度不足1μm。大大的降低了制造成本。不仅制造温度低 (-200℃) 而且容易实现大面积, 这些都使其在太阳能电池中占据首要地位。
碲化镉薄膜电池:碲化镉 (GaAs) 属于Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料, 间带能隙1.5eV。很好地匹配了太阳光谱。最高光电转换效率可高达28%, 适合做高聚光的太阳能电池。在同类薄膜电池中发展较快。除以上优势外, 碲化镉沉积面积大, 沉积速率高。可以通过近空间升华、电沉积、PVD、CVD、丝网印刷、溅射等方法制备碲化镉的多晶硅膜从而制备碲化镉薄膜电池。早在上世纪的90年代, 碲化镉电池已经实现了规模化生产。随着科技的发展, 碲化镉薄膜电池的制造成本越来越低, 已获得的最高光电转换效率为16%。在同类的薄膜光伏电池中成为应用前景最好的新型电池。
铜铟镓硒电池:铜铟镓硒电池技术与晶硅完全不同, 它是将严格配比后的铜、铟、镓、硒四中元素合成半导体, 依靠原子配比的缺陷产生P型和N型半导体材料。然后将配比好铜铟镓硒通过溅射后硒化法制备薄膜后加入基板和电极形成铜铟镓硒薄膜电池。港中文大学教授、中科院深圳先进技术研究院光伏太阳能实验室主任肖旭东团队研制的铜铟镓硒太阳能电池效率已达到18.7%, 迈入国际领先行列。
2 光伏薄膜的应用及发展
由于第一代太阳能电池的主体材料为硅材料, 其制造成本相对较高。制造条件也比较苛刻。所以要想光伏发电成为能源体系的的一部分就必须大幅降低成本。因此既能够节省半导体材料又能够节能还有许多其他显著优点的薄膜太阳能电池便成为世界各国追捧的对象。自20世纪70年代以来, 各国纷纷投入巨资对薄膜太阳能电池进行研究。在研究和开发方面取得了巨大的进步。从2010年到2013年三年时间内, 薄膜光伏太阳能的市场比重从5%跃迁到15%。全球光伏产业已经走向薄膜化和柔性化。薄膜太阳能电池在民用消费、分布式发电、光伏电站、航天航空等领域必将拥有更加广阔的发展空间。
薄膜电池按其基板衬底的种类有硬性衬底和柔性衬底两大类。如用不锈钢板、聚酯膜等软性材料做基板的电池叫做柔性衬底太阳能电池。反之叫做硬性衬底太阳能电池。柔性衬底电池的最大特点就是质量小、可折叠不易碎。可以任意卷曲、剪裁。电池性能不发生变化。根据此特点, 柔性太阳电池可用于汽车顶部、船舱的顶部等不平整的表面、房屋建筑的楼顶及外墙。另外在军事上的利用也有很大的空间。薄膜太阳能电池除了具有柔性外还具有较好的透光性, 在BIPV和光伏大棚的应用上具有绝对的优势。
近年来, 国家在分布式发电方面出台了一系列的鼓励政策。光伏建筑一体化即将成为光伏应用的主流。由于薄膜光伏组件拥有温度系数低、弱光发电性好、低耗能、无污染、柔性好可弯曲、光照角度要求低、透光性好等优势, 非常符合分布式发电的技术要求。将透光、彩色、中空的薄膜太阳能组件, 用于工商业、低密度住宅屋顶及公共建筑, 满足建筑美观要求外还兼顾发电功效, 安装简便、对建筑物没有额外的承重要求, 将为光伏建筑应用带来革命性贡献。在分布式发电起步较早的欧美国家, 分布式发电技术已经相当成熟。据统计, 德国、意大利等欧洲国家光伏建筑应用比已达80%以上, 美国也超过了67%。中国汉能在分布式发电应用方面进行了积极地拓展与合作。与许多大型企业签约, 建造了大量的太阳能屋顶电站。2012年9月, 汉能与宜家家居签订了总量383MW的战略合作协议。2013年3月。与一汽大众签署了《太阳能10MW光伏电站合作协议》。应用薄膜太阳能电池组件为一汽大众建设屋顶电站项目, 建成后每年为工厂生产提供超过1000万度清洁电能, 节约标准燃煤4500吨。相信在不久的将来住宅的墙面、玻璃都可以发出源源不断的电能。
光伏薄膜的另一应用领域便是大规模的地面光伏电站, 由于光伏薄膜制造成本低、安装方便、对光照角度要求低等优势可以大规模的在日照强烈地域辽阔的发展中地区建设大规模电站, 或者在人口密集的较发达地区开发小型分散式电站。
随着科技的进一步发展, 薄膜太阳能电池无论在效率上还是在形式上都有了巨大的提升。目前, 全球最大的薄膜太阳能企业汉能集团商业光伏组件的光电转换效率已经达到了全球最高的15.5%。预计在2014年将提高到17%以上;另外一种利用非晶硅结合P/N光电二极管技术加工而成的可折叠太阳能电池也氤氲而生。因其具有柔软便携、耐用、光电转换效率高等特点被广泛应用于电子消费品、远程通讯、军事、航空航天领域。
现今, 世界上至少有40个国家正在开展对下一代低成本、高效率的薄膜太阳能电池实用化的研究开发。全球的薄膜光伏市场在未来的几年中, 又将经历一个势不可挡的上升趋势。无论在其特性方面还是在其商业应用方面, 薄膜电池必将开启光伏发电的新时代。
参考文献
[1]三种主要的薄膜太阳能电池详解大比特半导体器件网[引用日期2013-08-16].
[2]我国第二代薄膜太阳能电池核心技术达国际先进水平北极星太阳能光伏网2012-11-02[引用日期2013-08-16]
[3]柔性非晶硅薄膜太阳能电池技北极星太阳能光伏网.2012-11-02[引用日期2013-08-16]
[4]汉能太阳能引领薄膜太阳能技术优势世纪新能源网2013-05-02[引用日期2013-08-16]