Chapter5+Preparation+of+Materials

1、Chapter5 Preparation of Materials1Chapter 5 Preparation of Materials主要內(nèi)容 5.1 金屬材料的制備金屬材料的制備 5.2 陶瓷工藝陶瓷工藝 5.3 高分子材料制備高分子材料制備 5.4 晶體生長(zhǎng)技術(shù)晶體生長(zhǎng)技術(shù) 5.5 氣相沉淀法氣相沉淀法 5.6 溶膠溶膠-凝膠法凝膠法 5.7 液相沉淀法液相沉淀法 5.8 固相反應(yīng)固相反應(yīng) 5.9 插層法和反插層法插層法和反插層法 5.10 自蔓延高溫合成法自蔓延高溫合成法 5.11自組裝技術(shù)自組裝技術(shù)2材料制備化學(xué)合成工藝技術(shù)Chapter5 Preparation of Materi

2、als學(xué)習(xí)目的 學(xué)習(xí)幾種材料制備技術(shù)，掌握其基本原理，理學(xué)習(xí)幾種材料制備技術(shù)，掌握其基本原理，理解相關(guān)工藝過(guò)程。解相關(guān)工藝過(guò)程。 了解各種制備技術(shù)的特點(diǎn)、適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)了解各種制備技術(shù)的特點(diǎn)、適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)等。等。3 3Chapter5 Preparation of Materials5.1.1 冶金工藝 冶金（metallurgy）從礦石中提取金屬或金屬化合物，用各種加工方法將金屬制成具有一定性能的金屬材料的過(guò)程和工藝。 一般步驟：礦物中提取金屬元素精練提純、合金化處理澆注成錠、加工成形 金屬的冶金工藝可以分為火法冶金、濕法冶金、電冶金三大類。Chapter5 Preparation o

3、f Materials45.1.1.1 火法冶金 火法冶金（pyrometallurgy）是在高溫條件下進(jìn)行的冶金過(guò)程。 又稱干法冶金（沒(méi)有水溶液參加） 火法冶金的主要化學(xué)反應(yīng)是還原-氧化反應(yīng) 熱源：燃料燃燒反應(yīng)熱，例如硫化礦的氧化焙燒和熔煉Chapter5 Preparation of Materials5u 火法冶金三個(gè)步驟 礦石準(zhǔn)備加入冶金熔劑燒結(jié)成塊；添加粘合劑壓制成型；或滾成小球再燒結(jié)成球團(tuán)；加水混捏 冶煉此過(guò)程形成由脈石、熔劑及燃料灰分融合而成的爐渣和熔锍或含有少量雜質(zhì)的金屬液有還原冶煉、氧化吹煉和造锍熔煉3種冶煉方式 精煉進(jìn)一步處理由冶煉得到的含有少量雜質(zhì)的金屬，以提高其純度。對(duì)

4、高純金屬則可用區(qū)域熔煉等方法進(jìn)一步提煉Chapter5 Preparation of Materials6Chapter5 Preparation of Materials7火法冶金火法冶金5.1.1.2 濕法冶金 濕法冶金（hydrometallurgy）利用一些化學(xué)溶劑的化學(xué)作用，在溶液中進(jìn)行包括氧化、還原、中和、水解和絡(luò)合等反應(yīng)，對(duì)原料、中間產(chǎn)物或二次再生資源中的金屬進(jìn)行提取和分離的冶金過(guò)程。 優(yōu)點(diǎn)：原料中有價(jià)金屬綜合回收程度高，有利于環(huán)境保護(hù)，并且生產(chǎn)過(guò)程較易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化和自動(dòng)化。 濕法冶金的步驟包括： 浸出：溶劑處理礦石或精礦，使要提取的金屬成某種離子（陽(yáng)離子或絡(luò)陰離子）形態(tài)進(jìn)入溶液；

5、 浸取溶液與殘?jiān)蛛x，同時(shí)將夾帶于殘?jiān)械囊苯鹑軇┖徒饘匐x子洗滌回收； 浸取溶液的凈化和富集； 從凈化液提取金屬或化合物。Chapter5 Preparation of Materials85.1.1.3 電冶金 電冶金(electrometallurgy) 電冶金是利用電能提取金屬的方法。 根據(jù)利用電能效應(yīng)的不同，電冶金又分為電熱冶金和電化冶金：電熱冶金：利用電能獲得高溫電化冶金：利用電化學(xué)反應(yīng)，使金屬?gòu)暮饘冫}類的溶液或熔體中析出。Chapter5 Preparation of Materials9Chapter5 Preparation of Materials10電弧爐煉鋼（電熱冶金）

6、5.1.2 金屬材料熱處理Chapter5 Preparation of Materials11 合金的性質(zhì)主要取決于其化學(xué)組成，更重要的是取決于合金材料的晶態(tài)與金相組織結(jié)構(gòu) 熱歷史對(duì)材料內(nèi)在結(jié)構(gòu)有重要影響。將合金熔體緩慢冷卻，可以得到較大晶粒的合金組織結(jié)構(gòu)，而急速冷卻（淬火），則得到較細(xì)晶粒的合金組織結(jié)構(gòu) 后者一般比前者具有較高強(qiáng)度，但性質(zhì)較脆。硬而性脆的合金材料在進(jìn)一步加工前若進(jìn)行回火處理（先加熱，在慢速冷卻），合金的脆性降低，韌性與切削性能增強(qiáng)，可加工性提高。分類分類特點(diǎn)特點(diǎn)常用方法常用方法整體熱整體熱處理處理是對(duì)工件整體進(jìn)行穿透加熱退火、正火、 淬火+回火、調(diào)質(zhì)等表面熱表面熱處理處理是

7、僅對(duì)工件的表面進(jìn)行的熱處理工藝表面淬火和回火（如感應(yīng)加熱淬火）、氣相沉積等化學(xué)熱化學(xué)熱處理處理是改變工件表層的化學(xué)成分、組織和性能滲碳、滲氮、碳氮共滲、氮碳共滲、滲金屬、多元共滲等Chapter5 Preparation of Materials12金屬材料熱處理方法5.1.3 非晶金屬材料的制備 技術(shù)要點(diǎn)：必須形成原子或分子混亂排列的狀態(tài)；必須將這種熱力學(xué)上的亞穩(wěn)態(tài)在一定的溫度范圍內(nèi)保存下來(lái)，使之不向晶態(tài)轉(zhuǎn)變。 液相驟冷法制備各種非晶態(tài)金屬和合金的主要方法13Chapter5 Preparation of Materials液相驟冷法 先將金屬或合金加熱熔融成液態(tài)，然后通過(guò)不同途徑使熔體急速

8、地降溫，降溫速度高達(dá)105108s-1，以至晶體生長(zhǎng)甚至成核都來(lái)不及發(fā)生就降溫到原子熱運(yùn)動(dòng)足夠低的溫度，從而把熔體中的無(wú)序結(jié)構(gòu)“凍結(jié)”保留下來(lái)，得到結(jié)構(gòu)無(wú)序的固體材料，即非晶，或玻璃態(tài)材料。14Chapter5 Preparation of Materials15液體淬火法液體淬火法液體驟冷法制備非晶態(tài)合金薄片Chapter5 Preparation of Materials16液體驟冷法制備非晶態(tài)合金薄帶Chapter5 Preparation of Materials17將熔體噴射到一塊運(yùn)動(dòng)著的金屬基板上進(jìn)行快速冷卻，從而形成條帶非晶金屬。急冷噴鑄Chapter5 Preparation

9、of Materials5.2 陶瓷工藝 陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過(guò)成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類無(wú)機(jī)非金屬材料。 陶瓷具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點(diǎn)，可用作結(jié)構(gòu)材料、刀具材料。 陶瓷工藝中，陶瓷粉制備與生坯燒結(jié)是較為重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。Chapter5 Preparation of Materials18特種陶瓷制造工藝流程特種陶瓷制造工藝流程5.2.1 原材料(1)粘土類原料（clay）粘土是一類細(xì)分散、由多種含水鋁硅酸鹽組成的層狀礦物結(jié)構(gòu)，層片由硅氧四面體和鋁氧八面體組成Chapter5 Preparation of Materials19粘土礦粘土礦理想化學(xué)式理想化學(xué)式高嶺土高

10、嶺土Al2(Si2O5)(OH)4蒙脫石蒙脫石(Na,Ca)0.3(Al,Mg)2(Si2O5)2(OH)2.nH2O伊利石伊利石(K,H3O)Al2(Si3Al)O10(H2O,OH)2（2）石英原料石英類礦物包括水晶、脈石英、砂巖、石英巖、石英砂等石英（quartz）的主要化學(xué)成分為SiO2，但是常含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等雜質(zhì)成分。二氧化硅在常壓下有七種結(jié)晶態(tài)和一個(gè)玻璃態(tài)，即-石英、-石英；-鱗石英、-鱗石英、-鱗石英；-方石英、-方石英。Chapter5 Preparation of Materials20（3）長(zhǎng)石類原料（Labradorite）長(zhǎng)石

11、類礦物是架狀結(jié)構(gòu)的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽。長(zhǎng)石是陶瓷生產(chǎn)中的主要熔劑性原料，一般用作坯料、釉料、色料熔劑等的基本成分，是日用陶瓷的三大原料之一。長(zhǎng)石是地殼上一種最常見(jiàn)最重要的造巖礦物。在陶瓷工業(yè)中，長(zhǎng)石主要是作為熔劑使用的，它也是釉料的主要原料，因此，其熔融特性對(duì)于陶瓷生產(chǎn)具有重要的意義。 較低的始熔溫度、較寬的熔融范圍、較高的熔融液相粘度和良好的熔解其它物質(zhì)的能力Chapter5 Preparation of Materials21 自然界中長(zhǎng)石的種類很多，歸納起來(lái)都是由以下四種長(zhǎng)石組合而成Chapter5 Preparation of Materials22長(zhǎng)石長(zhǎng)石理想化學(xué)式理想化學(xué)式

12、鈉長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石NaAlSi3O8或Na2OAl2O36SiO2鉀長(zhǎng)石鉀長(zhǎng)石KAlSi3O8或K2OAl2O36SiO2鈣長(zhǎng)石鈣長(zhǎng)石CaAl2Si2O8或Ca OAl2O32SiO2鋇長(zhǎng)石鋇長(zhǎng)石BaAl2Si2O8或BaOAl2O32SiO2（4）其他陶瓷原料 瓷石（chinastone） 礦物組成大致為：石英 4070、絹云母 1530、長(zhǎng)石 530、高嶺石010。 葉臘石（pyrophyllite） 化學(xué)通式為A12O34SiO2nH2O， 具有良好的熱穩(wěn)定性和很小的濕膨脹，宜用于配制快速燒成的陶瓷坯料，是制造要求尺寸準(zhǔn)確或熱穩(wěn)定性好的制品的優(yōu)良原料。Chapter5 Preparation

13、of Materials23瓷石 硅灰石（wollastonite） 硅灰石是典型的高溫變質(zhì)礦物，由CaO與SiO2反應(yīng)而成，其化學(xué)通式為CaOSiO2，晶體結(jié)構(gòu)式為CaSiO3，理論化學(xué)組成為CaO 48.25，SiO2 51.75。 可用于制造釉面磚、日用陶瓷、低損耗無(wú)線電陶瓷等，也可用于生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷、磨具、火花塞等。 硅灰石作為堿土金屬硅酸鹽，在普通陶瓷坯體中可起助熔作用，降低坯體的燒結(jié)溫度。Chapter5 Preparation of Materials24硅灰石 透輝石（diopside） 透輝石的化學(xué)式為CaOMgO2SiO2，晶體結(jié)構(gòu)式為CaMgSiO3，理論化學(xué)組成為：CaO

14、 25.9，MgO 18.5，SiO2 55.6。 透輝石屬于鏈狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，單斜晶系。透輝石也用作陶瓷低溫快速燒成的原料，尤其在釉面磚生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。透灰石也用于配制釉料，由于鈣鎂玻璃的高溫粘度低，對(duì)釉面光澤和平整度都有改善。Chapter5 Preparation of Materials25 鋰云母（lepidolite） 又稱鱗云母。是一種富含揮發(fā)成分的三層型結(jié)構(gòu)狀硅酸鹽，其化學(xué)式為L(zhǎng)iFKFAl2O33SiO2，晶體結(jié)構(gòu)式為K(Li, Al)3(Al, Si) Si3O10(F, OH)2，為單斜晶系，晶體呈厚板狀或短柱狀。Li+的半徑最小，一般含鋰礦物都具有很低的甚至負(fù)的

15、熱膨脹特性。在陶瓷坯釉中使用含鋰礦物，能改善釉面性能，如降低熱膨脹系數(shù)、提高耐熱急變性、消除針孔，提高釉的顯微硬度、平整度、光澤度及釉的化學(xué)穩(wěn)定性。含鋰礦物廣泛用于抗熱震性能好、尺寸公差小的工業(yè)陶瓷領(lǐng)域，如窯爐的加熱部件、氣輪機(jī)葉片、火花塞、噴氣飛機(jī)的噴嘴、微波爐托盤(pán)、耐熱炊具等。Chapter5 Preparation of Materials26 菱鎂礦（magnesite） 化學(xué)通式MgCO3 菱鎂礦是制造耐火材料的重要原料，也是新型陶瓷工業(yè)中用于合成尖晶石（MgOAL2O3）、鐵酸鎂（MgOTiO2）和鎂橄欖石瓷（2MgOSiO2）等的主要原料，同時(shí)作為輔助原料和添加劑被廣泛應(yīng)用。 釉

16、料中加入菱鎂礦可引入MgO，提高釉的白度、抗熱震性、改善釉的彈性，降低釉的成熟溫度。Chapter5 Preparation of Materials275.2.2 陶瓷粉體的制備 陶瓷粉體制備是陶瓷制造的關(guān)鍵步驟之一，一般需達(dá)到粒徑0.55.0m，甚至更小粒徑，以盡可能提高粉體粒子堆積密度，保證下一步生坯壓制與燒結(jié)質(zhì)量。 現(xiàn)代工程陶瓷大多采用化學(xué)合成法制備陶瓷粉體，即需要人工合成陶瓷原材料。 特種陶瓷所要求的原料純度高、粒度?。ㄔ瓌t上越小越好），通?？杉尤肷倭恐鷦┮蕴岣叻垠w的流散形、聚結(jié)性、可塑性性、熔融性。 制備方法總體包括固相法、液相法及氣相法三大類。Chapter5 Preparati

17、on of Materials285.2.3 陶瓷的燒結(jié) 燒結(jié)是指高溫條件下，坯體表面積減小，孔隙率降低、機(jī)械性能提高的致密化過(guò)程。 高溫?zé)Y(jié)時(shí)，粒子間的融合動(dòng)力來(lái)源于粒子盡可能降低自身表面張力的趨勢(shì)，顆粒間距離的縮進(jìn)主要靠晶界處物質(zhì)的擴(kuò)散和原子運(yùn)動(dòng)及物質(zhì)的粘性流動(dòng)等作用來(lái)實(shí)現(xiàn)。 燒結(jié)過(guò)程可以分為固相燒結(jié)（Solid state sintering）和液相燒結(jié)（Liquid phase sintering）兩種類型。Chapter5 Preparation of Materials29燒結(jié)過(guò)程的三個(gè)階段 初始階段，主要表現(xiàn)為顆粒形狀改變； 顆粒形狀改變，相互之間形成了頸部連接，氣孔由原來(lái)的柱狀

18、貫通狀態(tài)逐漸過(guò)渡為連續(xù)貫通狀態(tài)，其作用能夠?qū)⑴黧w的致密度提高13。 中間階段，主要表現(xiàn)為氣孔形狀改變； 所有晶粒都與最近鄰晶粒接觸，因此晶粒整體的移動(dòng)已停止。通過(guò)晶格或晶界擴(kuò)散，把晶粒間的物質(zhì)遷移至頸表面，產(chǎn)生樣品收縮，氣孔由連續(xù)通道變?yōu)楣铝顟B(tài)。 最終階段，主要表現(xiàn)為氣孔尺寸減小。 樣品從氣孔孤立到致密化完成的階段。Chapter5 Preparation of Materials30Chapter5 Preparation of Materials31不同燒結(jié)階段晶粒排列過(guò)程不同燒結(jié)階段晶粒排列過(guò)程代表性陶瓷燒結(jié)溫度Chapter5 Preparation of Materials32陶瓷

19、陶瓷燒結(jié)溫度（燒結(jié)溫度（）鋁氧瓷鋁氧瓷1250石英瓷石英瓷1300滑石滑石1300堇青石堇青石1250-1350氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷1600-1800重結(jié)晶重結(jié)晶SiC2300-2500燒結(jié)過(guò)的燒結(jié)過(guò)的SiC1900Si3N417005.3 高分子材料制備（自學(xué)） 非天然高分子化合物（也稱高聚物、聚合物）都是通過(guò)聚合反應(yīng)制備得到。 按單體和聚合物在組成和結(jié)構(gòu)上的差異，可將聚合反應(yīng)分為加成聚合（addition polymerization，簡(jiǎn)稱加聚）與縮合聚合（condensation polymerization，polycondensation，簡(jiǎn)稱縮聚）兩大類。 根據(jù)聚合反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)

20、，可以將聚合反應(yīng)分為連鎖聚合（chain polymerization）和逐步聚合（step polymerization）兩大類。Chapter5 Preparation of Materials335.4 晶體生長(zhǎng)技術(shù) 晶體生長(zhǎng)是用一定的方法和技術(shù)，使單晶晶體生長(zhǎng)是用一定的方法和技術(shù)，使單晶體由液態(tài)或氣態(tài)結(jié)晶成長(zhǎng)。體由液態(tài)或氣態(tài)結(jié)晶成長(zhǎng)。 單晶體原則上可以由固態(tài)、液態(tài)（熔體或單晶體原則上可以由固態(tài)、液態(tài)（熔體或溶液）或氣態(tài)生長(zhǎng)而得。實(shí)際上人工晶體溶液）或氣態(tài)生長(zhǎng)而得。實(shí)際上人工晶體多半由多半由熔體熔體達(dá)到一定的過(guò)冷或達(dá)到一定的過(guò)冷或溶液溶液達(dá)到一達(dá)到一定的定的過(guò)飽和過(guò)飽和而得。而得。Cha

21、pter5 Preparation of Materials345.4.1 熔體生長(zhǎng)法35將欲生長(zhǎng)晶體的原料熔化，然后將欲生長(zhǎng)晶體的原料熔化，然后讓熔體達(dá)讓熔體達(dá)到一定的過(guò)冷到一定的過(guò)冷而形成單晶而形成單晶Chapter5 Preparation of Materials5.4.1.1 提拉法 可以在短時(shí)間內(nèi)生長(zhǎng)大而無(wú)錯(cuò)位晶體 生長(zhǎng)速度快，單晶質(zhì)量好 適合于大尺寸完美晶體的批量生產(chǎn)36提拉法單晶生長(zhǎng)Chapter5 Preparation of Materials 控制晶體品質(zhì)的主要因素：控制晶體品質(zhì)的主要因素：固液界面的溫度梯度固液界面的溫度梯度生長(zhǎng)速率生長(zhǎng)速率晶轉(zhuǎn)速率晶轉(zhuǎn)速率熔體的流體效應(yīng)

22、。熔體的流體效應(yīng)。374-inch4-inch的的LiNbOLiNbO3 3單晶單晶Chapter5 Preparation of Materialsu自動(dòng)提拉技術(shù)1.供料器feeder2.晶體生長(zhǎng)室growth chamber3.坩堝crucible4.底加熱器bottom heater5.氣閥gas valve6.熔面調(diào)校器melt-level regulator7.探頭probe8.電腦9.溫度校正單元 temperature-correction block38Crystal-500 Crystal-500 晶體生長(zhǎng)爐晶體生長(zhǎng)爐Chapter5 Preparation of Mater

23、ials39開(kāi)始階段開(kāi)始階段徑向生長(zhǎng)階段徑向生長(zhǎng)階段垂直垂直生長(zhǎng)階段生長(zhǎng)階段晶體生長(zhǎng)過(guò)程晶體生長(zhǎng)過(guò)程Chapter5 Preparation of Materials40Crystal-500 Crystal-500 晶體生長(zhǎng)爐得到的晶體晶體生長(zhǎng)爐得到的晶體Chapter5 Preparation of Materials 裝有熔體的坩堝緩慢通裝有熔體的坩堝緩慢通過(guò)具有一定溫度梯度的過(guò)具有一定溫度梯度的溫場(chǎng)，開(kāi)始時(shí)整個(gè)物料溫場(chǎng)，開(kāi)始時(shí)整個(gè)物料熔融，當(dāng)坩堝下降通過(guò)熔融，當(dāng)坩堝下降通過(guò)熔點(diǎn)時(shí)，熔體結(jié)晶，隨熔點(diǎn)時(shí)，熔體結(jié)晶，隨坩堝的移動(dòng)，固液界面坩堝的移動(dòng)，固液界面不斷沿坩堝平移，至熔不斷沿坩堝平移

24、，至熔體全部結(jié)晶。體全部結(jié)晶。415.4.1.2 坩堝下降法Chapter5 Preparation of Materials42坩堝下降法晶體生長(zhǎng)示意圖Chapter5 Preparation of Materials43坩堝下降法采用冷卻棒的結(jié)晶爐示意圖和理想的溫度分布Chapter5 Preparation of Materials5.4.1.3區(qū)熔法 狹窄的加熱體在多晶原料棒上移動(dòng)，在加熱體所處區(qū)域，原料變成熔體，該熔體在加熱器移開(kāi)后因溫度下降而形成單晶。 隨著加熱體的移動(dòng)，整個(gè)原料棒經(jīng)歷受熱熔融到冷卻結(jié)晶的過(guò)程，最后形成單晶棒。 有時(shí)也會(huì)固定加熱器而移動(dòng)原料棒。44Chapter5

25、Preparation of Materials45區(qū)熔法水平區(qū)熔法示意圖Chapter5 Preparation of Materials包含化合物生成的區(qū)熔法46 CdTe單晶的合成單晶的合成 InP單晶的合成單晶的合成Chapter5 Preparation of Materials47100mm100mm直徑的直徑的InPInP單晶及晶片單晶及晶片長(zhǎng)長(zhǎng)200mm200mm、直徑、直徑75mm75mm的未摻雜的未摻雜GaAsGaAs單晶及晶片單晶及晶片Chapter5 Preparation of Materials48料錘1周期性地敲打裝在料斗3里的粉末原料2，粉料從料斗中逐漸地往下掉

26、，落到位置6處，由入口4和入口5進(jìn)入的氫氧氣形成氫氧焰，將粉料熔融。熔體掉到籽晶7上，發(fā)生晶體生長(zhǎng)，籽晶慢慢往下降，晶體就慢慢增長(zhǎng)。能生長(zhǎng)出很大的晶體（長(zhǎng)達(dá)能生長(zhǎng)出很大的晶體（長(zhǎng)達(dá)1m1m）適用于制備高熔點(diǎn)的氧化物適用于制備高熔點(diǎn)的氧化物缺點(diǎn)是生長(zhǎng)的晶體內(nèi)應(yīng)力很大缺點(diǎn)是生長(zhǎng)的晶體內(nèi)應(yīng)力很大焰熔法生長(zhǎng)寶石5.4.1.4 焰熔法Chapter5 Preparation of Materials49焰熔法生長(zhǎng)金紅石金紅石晶體焰熔法Chapter5 Preparation of Materials5.4.1.5液相外延法50 料舟中裝有待沉積的熔體，移動(dòng)料舟經(jīng)過(guò)單晶襯底時(shí)，緩慢冷卻在襯底表面成核，外延

27、生長(zhǎng)為單晶薄膜。 在料舟中裝入不同成分的熔體，可以逐層外延不同成分的單晶薄膜。Chapter5 Preparation of Materials51液相外延法液相外延系統(tǒng)示意圖Chapter5 Preparation of Materials液相外延法優(yōu)點(diǎn)： 生長(zhǎng)設(shè)備比較簡(jiǎn)單；生長(zhǎng)設(shè)備比較簡(jiǎn)單； 生長(zhǎng)速率快；生長(zhǎng)速率快； 外延材料純度比較高；外延材料純度比較高； 摻雜劑選擇范圍較廣泛；摻雜劑選擇范圍較廣泛； 外延層的位錯(cuò)密度通常比它賴以生長(zhǎng)的襯底要低；外延層的位錯(cuò)密度通常比它賴以生長(zhǎng)的襯底要低； 成分和厚度都可以比較精確的控制，重復(fù)性好；成分和厚度都可以比較精確的控制，重復(fù)性好； 操作安全。操

28、作安全。缺點(diǎn)： 當(dāng)外延層與襯底的晶格失配大于當(dāng)外延層與襯底的晶格失配大于1%1%時(shí)生長(zhǎng)困難；時(shí)生長(zhǎng)困難； 由于生長(zhǎng)速率較快，難得到納米厚度的外延材料；由于生長(zhǎng)速率較快，難得到納米厚度的外延材料； 外延層的表面形貌一般不如氣相外延的好。外延層的表面形貌一般不如氣相外延的好。52Chapter5 Preparation of Materials5.4.2 溶液生長(zhǎng)法 主要原理：使溶液達(dá)到過(guò)飽和的狀態(tài)而結(jié)晶。主要原理：使溶液達(dá)到過(guò)飽和的狀態(tài)而結(jié)晶。 過(guò)飽和途徑：過(guò)飽和途徑：利用晶體的溶解度隨改變溫度的特性，升高或利用晶體的溶解度隨改變溫度的特性，升高或降低溫度而達(dá)到過(guò)飽和；降低溫度而達(dá)到過(guò)飽和；采用

29、蒸發(fā)等辦法移去溶劑，使溶液濃度增高。采用蒸發(fā)等辦法移去溶劑，使溶液濃度增高。 介質(zhì)：介質(zhì)：水、熔鹽（制備無(wú)機(jī)晶體）水、熔鹽（制備無(wú)機(jī)晶體）丙酮、乙醇等有機(jī)溶劑（制備有機(jī)晶體）丙酮、乙醇等有機(jī)溶劑（制備有機(jī)晶體）53Chapter5 Preparation of Materials5.4.2.1 水溶液法 原理：通過(guò)控制合適的原理：通過(guò)控制合適的降溫速度，使溶液處于降溫速度，使溶液處于亞穩(wěn)態(tài)并維持適宜的過(guò)亞穩(wěn)態(tài)并維持適宜的過(guò)飽和度，從而結(jié)晶。飽和度，從而結(jié)晶。 制備單晶的關(guān)鍵：制備單晶的關(guān)鍵：消除溶液中的微晶；消除溶液中的微晶；精確控制溫度。精確控制溫度。54Chapter5 Preparati

30、on of Materials 55水溶液法制備的水溶液法制備的KHKH2 2POPO3 3晶體（歷時(shí)一年）晶體（歷時(shí)一年）生長(zhǎng)容器生長(zhǎng)容器Chapter5 Preparation of Materials5.4.2.2 水熱法 Hydrothermal Method 水熱法在高壓釜中，通過(guò)對(duì)反應(yīng)體系加熱加壓（或自生蒸汽壓），創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)高溫、高壓的反應(yīng)環(huán)境，使通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解而達(dá)到過(guò)飽和、進(jìn)而析出晶體56Chapter5 Preparation of Materials57Classification水熱法種類水熱氧化法水熱沉淀法水熱合成法水熱分解水熱晶化法Chapter5 Prep

31、aration of Materials58Application (1) Monocrystal GrowthApplication of Hydrothermal MethodMonocrystal Growth利用水熱法在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)單晶的生長(zhǎng)，從而避免了晶體相變引起的物理缺陷Chapter5 Preparation of Materials59水熱法生長(zhǎng)的單晶水熱法生長(zhǎng)單晶裝置Chapter5 Preparation of Materials60杜邦用來(lái)生長(zhǎng)KTP晶體的裝置KTP單晶Chapter5 Preparation of Materials61(2) Powder prep

32、arationl 粉體晶粒發(fā)育完整；l 粒徑很小且分布均勻；l 團(tuán)聚程度很輕；l 易得到合適的化學(xué)計(jì)量物和晶粒形態(tài)；l 可以使用較便宜的原料；l 省去了高溫鍛燒和球磨，從而避免了雜質(zhì)和結(jié)構(gòu)缺陷等。Powder PreparationChapter5 Preparation of Materials62(3) Film PreparationFilm Preparationl可以在很低的溫度下制取結(jié)晶完好的鈣可以在很低的溫度下制取結(jié)晶完好的鈣鈦礦型化合物薄膜或厚膜，如鈦礦型化合物薄膜或厚膜，如BaTiOBaTiO3 3、SrTiOSrTiO3 3、BaFeOBaFeO3 3等等Chapter5

33、Preparation of Materials5.4.2.3 高溫溶液生長(zhǎng)法（熔鹽法） 使用液態(tài)金屬或熔融無(wú)機(jī)化合物作為溶劑 常用溶劑：液態(tài)金屬液態(tài)Ga（溶解As）Pb、Sn或Zn（溶解S、Ge、GaAs）KF（溶解BaTiO3）Na2B4O7（溶解Fe2O3） 典型溫度在1000C左右 利用這些無(wú)機(jī)溶劑有效地降低溶質(zhì)的熔點(diǎn)，能生長(zhǎng)其他方法不易制備的高熔點(diǎn)化合物，如鈦酸鋇BaTiO363Chapter5 Preparation of Materials64不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)物理氣相沉積法 PVD化學(xué)氣相沉積法 CVD發(fā)生氣相化學(xué)反應(yīng)5.5 氣相沉積法Chapter5 Preparation of

34、 Materials5.5.1 物理氣相沉積法 (PVD)Physical Vapor Deposition65Chapter5 Preparation of Materials66 陰極濺射法離子鍍法電子轟擊法電阻加熱法二極直流濺射高頻濺射磁控濺射反應(yīng)濺射PVD法PVDPVD法的分類法的分類真空蒸鍍Chapter5 Preparation of Materials67PVD for preparing film materials5.5.1.1 真空蒸鍍Evaporation Depostion 真空條件下通過(guò)加熱真空條件下通過(guò)加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在固體表面；積在固體表

35、面； 常用鍍膜技術(shù)之一；常用鍍膜技術(shù)之一； 用于電容器、光學(xué)薄用于電容器、光學(xué)薄膜、塑料等的鍍膜；膜、塑料等的鍍膜； 具有較高的沉積速率，具有較高的沉積速率，可鍍制單質(zhì)和不易熱可鍍制單質(zhì)和不易熱分解的化合物膜。分解的化合物膜。Chapter5 Preparation of Materials68(1) Evaporation depostion電阻加熱法Chapter5 Preparation of Materials69電子轟擊法電子轟擊法電子轟擊法Chapter5 Preparation of Materials70陽(yáng)極材料轟擊法陽(yáng)極材料轟擊法陽(yáng)極材料轟擊法薄膜材料為棒狀或線狀薄膜材料為塊

36、狀或粉末狀Chapter5 Preparation of Materials71蒸鍍合金蒸鍍合金 蒸鍍合金的成份從不同金屬同時(shí)蒸發(fā)，可能蒸鍍合金的成份從不同金屬同時(shí)蒸發(fā)，可能是各別金屬蒸鍍并經(jīng)退火后形成合金。是各別金屬蒸鍍并經(jīng)退火后形成合金。蒸鍍合金多重蒸鍍?cè)窗押辖甬?dāng)作單一來(lái)源使這些成份同時(shí)蒸發(fā)把合金當(dāng)作單一來(lái)源使這些成份同時(shí)蒸發(fā)合金蒸鍍?cè)碈hapter5 Preparation of Materials 利用高能粒子轟擊固利用高能粒子轟擊固體表面（靶材），使體表面（靶材），使得靶材表面的原子或得靶材表面的原子或原子團(tuán)獲得能量并逸原子團(tuán)獲得能量并逸出表面，然后在基片出表面，然后在基片（工件）的

37、表面沉積（工件）的表面沉積形成與靶材成分相同形成與靶材成分相同的薄膜。的薄膜。725.5.1.2 陰極濺射法（濺鍍）Sputtering DepositionChapter5 Preparation of Materials73Equipment二極直流濺射二極直流濺射Bipolar SputteringBipolar Sputtering適合導(dǎo)體材料Chapter5 Preparation of Materials74Equipment高頻濺鍍高頻濺鍍RF SputteringRF Sputtering可用于絕緣體材料Chapter5 Preparation of Materials 對(duì)于磁

38、性膜的濺鍍，可在濺射裝置中附加與電場(chǎng)垂直的磁場(chǎng)，以提高濺射速度； 通過(guò)更換不同材質(zhì)的靶和控制不同的濺射時(shí)間，便可以獲得不同材質(zhì)和不同厚度的薄膜。 磁控濺鍍可使沉積速率比非磁控濺射提高近一個(gè)數(shù)量級(jí)，并具有鍍膜層與基材的結(jié)合力強(qiáng)、鍍膜層致密、均勻等優(yōu)點(diǎn)。75磁控濺鍍磁控濺鍍magnetron sputteringmagnetron sputteringChapter5 Preparation of Materials 蒸發(fā)物質(zhì)的分子被電子碰撞電離后以離子沉積在固體表面； 是真空蒸鍍與陰極濺射技術(shù)的結(jié)合。765.5.1.3 離子鍍ion platingChapter5 Preparation of

39、Materials77Chapter5 Preparation of Materials78Equipment 特點(diǎn)附著力好（濺鍍的特點(diǎn)）高沉積速率（蒸鍍的特點(diǎn)）繞射性良好的耐磨性、耐磨擦性、耐腐蝕性Chapter5 Preparation of Materials真空蒸鍍、濺鍍、離子鍍的比較比較項(xiàng)目 真空蒸鍍 濺鍍 離子鍍 壓強(qiáng)（133Pa） 10-510-6 0.150.02 0.020.005 粒子能量 中性 0.11eV 110eV 0.11eV 離子 數(shù)百到數(shù)千 沉淀速率（m/ min） 0.170 0.010.5 0.150 繞射性 差 較好 好 附著能力 不太好 較好 很好 薄膜

40、致密性 密度低 密度高 密度高 薄膜中的氣孔 低溫時(shí)較多 少 少 內(nèi)應(yīng)力 拉應(yīng)力 壓應(yīng)力 壓應(yīng)力 79Chapter5 Preparation of Materials5.5.2 化學(xué)氣相沉積法（CVD）Chemical Vapor Deposition 通過(guò)氣相化學(xué)反應(yīng)生成固態(tài)產(chǎn)物并沉積在固體表面的過(guò)程。80Chapter5 Preparation of Materials813.2.1.2 Chemical vapor depositionChapter5 Preparation of Materials82(1) Principle of CVDTiBTiB2 2的合成的合成Chapte

41、r5 Preparation of Materials83Process of CVDCVD硅薄膜成長(zhǎng)過(guò)程Chapter5 Preparation of Materials845.5.2.1 CVD的種類CVD熱能CVD（Thermal CVD）等離子體增強(qiáng)CVD（PECVD）光化學(xué)CVD（Photo CVD）CVD常壓CVD（APCVD）低壓CVD（LECVD）亞常壓CVD（ SA CVD）超高真空CVD（ UH CVD）按反應(yīng)能源按氣體壓力Chapter5 Preparation of MaterialsThermal CVD 利用熱能引發(fā)化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)溫度通常高達(dá)8002000 加熱方式

42、電阻加熱器高頻感應(yīng)熱輻射熱板加熱器。85Chapter5 Preparation of Materials86(3) CVD reactor typesChapter5 Preparation of Materials 87用于硅片外延生長(zhǎng)的垂直冷壁式CVD裝置Chapter5 Preparation of Materials 用于沉積金剛石的熱CVD裝置88Chapter5 Preparation of MaterialsPlasma-enhanced CVD89Plasma-Enhanced CVD (PECVD) 利用等離子體激利用等離子體激發(fā)化學(xué)反應(yīng)，可發(fā)化學(xué)反應(yīng)，可以在較低溫度下以在

43、較低溫度下沉積沉積; ; 包含了化學(xué)和物包含了化學(xué)和物理過(guò)程。理過(guò)程。Chapter5 Preparation of Materials90PECVD systemChapter5 Preparation of Materials等離子體種類： 輝光放電等離子體（輝光放電等離子體（glow-discharge plasmaglow-discharge plasma）；）；使用高頻電磁場(chǎng)（例如頻率為使用高頻電磁場(chǎng)（例如頻率為2.45GHz2.45GHz的微波）的微波） 射頻等離子體（射頻等離子體（RF plasmaRF plasma）；）；使用使用13.56MHz13.56MHz的射頻場(chǎng)的射頻場(chǎng)

44、 電弧等離子體（電弧等離子體（arc plasmaarc plasma）。）。低頻率（約低頻率（約1MHz1MHz）、高電功率（）、高電功率（120MW120MW）91Chapter5 Preparation of MaterialsPECVD的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：工件的溫度較低，可消除應(yīng)力；工件的溫度較低，可消除應(yīng)力；同時(shí)其反應(yīng)速率較高。同時(shí)其反應(yīng)速率較高。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)無(wú)法沉積高純度的材料；無(wú)法沉積高純度的材料；反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不易脫附；反應(yīng)產(chǎn)生的氣體不易脫附；等離子體和生長(zhǎng)的鍍膜相互作用可能會(huì)影等離子體和生長(zhǎng)的鍍膜相互作用可能會(huì)影響生長(zhǎng)速率。響生長(zhǎng)速率。92Chapter5 Preparati

45、on of Materials93Chapter5 Preparation of MaterialsPECVD應(yīng)用實(shí)例94Chapter5 Preparation of MaterialsPhoto CVD 利用光能使分子中的化學(xué)鍵斷裂而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沉積出特定薄膜。 缺點(diǎn)是沉積速率慢，因而其應(yīng)用受到限制95Chapter5 Preparation of Materials96Equipment of PHCVDPHCVD 設(shè)備 Chapter5 Preparation of MaterialsCVD技術(shù)中使用激光： Thermal-Laser CVD利用激光產(chǎn)生的熱理論上熱CVD沉積的材料都

46、可以用熱激光CVD沉積。 Photo-laser CVD利用激光的光能是PHCVD的一種97Chapter5 Preparation of Materials Photo-laser CVD裝置結(jié)構(gòu)圖98Chapter5 Preparation of Materials 常壓下進(jìn)行沉積 擴(kuò)散控制 沉淀速度快 易產(chǎn)生微粒 設(shè)備簡(jiǎn)單99常壓化學(xué)氣相沉積法（APCVD）Atmospheric Pressure CVDChapter5 Preparation of Materials100用于沉積SiO2的連續(xù)冷壁式常壓CVD反應(yīng)器Chapter5 Preparation of Materials 沉

47、積壓力低于100torr 表面反應(yīng)控制 可以沉積出均勻的、步覆蓋能力較佳的、質(zhì)量較好的薄膜 沉淀速度較慢 需低壓設(shè)備101低壓化學(xué)氣相沉積法（LPCVD）Low Pressure CVDChapter5 Preparation of MaterialsLow pressure CVD熱壁式LPCVD示意圖102Chapter5 Preparation of Materials103Low pressure CVDChapter5 Preparation of Materials104Equipment of LPCVDLPCVD設(shè)備 Chapter5 Preparation of Materi

48、als5.5.2.2 CVD的化學(xué)反應(yīng)類型 Reaction Type in CVD 熱分解； 氫還原； 鹵化物的金屬還原； 氧化和水解； 碳化和氮化。105Chapter5 Preparation of Materials106XMeMeX 800-100042SiH (g)Si(s)+2H (g) 323PH (g)P(s)+H (g)2 262B H (g)2B(s)+3H (g) 氫化物熱分解：42CH (g)C(s)2H (g) 2632B H +2PH2BP+6H 氫化物氫化物M-HM-H鍵的離鍵的離解能、鍵能都比較解能、鍵能都比較小，熱解溫度低；小，熱解溫度低；唯一副產(chǎn)物是沒(méi)有唯

49、一副產(chǎn)物是沒(méi)有腐蝕性的氫氣腐蝕性的氫氣熱分解反應(yīng)thermal-decompositionChapter5 Preparation of Materials107鹵化物熱分解 66WF (g)W(s) + 3F (g) 42TiI (g)Ti(s) + 2I (g) 羰基化合物熱分解140240 C4Ni(CO) (g)Ni(s) 4CO(g) 2C60022ClCO2PtClCO(Pt） Chapter5 Preparation of Materials108Heat decomposition烷氧化物熱分解74025 42242Si(OC H )SiO4C H2H O 42037 3233

50、622Al(OC H )Al O6C H3H O 金屬有機(jī)化合物與氫化物體系的熱分解630-6753 334Ga(CH )AsHGaAs3CH 725 75025 2226Zn(C H )H SeZnSe2C H Chapter5 Preparation of Materials10962WF (g)+ 3H (g)W(s) + 6HF(s) 42SiCl (g) 2H (g)Si(s) 4HCl(g) 322BCl (g) 3H (g)2 B(s) 6HCl(g) 22CrCl (g)+ H (g)Cr(s) + 2HCl(g) 4322TiCl (g) 2BCl (g) 5H (g)TiB

51、 (s) 10HCl(g) 反應(yīng)溫度較低反應(yīng)溫度較低 廣泛應(yīng)用于過(guò)渡金屬?gòu)钠潲u化物中沉積出來(lái)廣泛應(yīng)用于過(guò)渡金屬?gòu)钠潲u化物中沉積出來(lái) 非金屬元素（如硅和硼）鹵化物的氫還原非金屬元素（如硅和硼）鹵化物的氫還原半導(dǎo)體和高半導(dǎo)體和高強(qiáng)度纖維制造強(qiáng)度纖維制造氫還原反應(yīng)Hydrogen ReductionChapter5 Preparation of Materials金屬還原反應(yīng)Metal Reduction 利用金屬蒸氣還原鹵化物 考慮因素：金屬沸點(diǎn)鹵化物副產(chǎn)物沸點(diǎn)金屬還原性11042TiCl (g) 2Mg(s) Ti(s) 2MgCl (g) 42TiI (g) 2Zn(s) Ti(s) 2ZnI

52、 (g) Chapter5 Preparation of Materials氧化反應(yīng)Oxidation 是CVD沉積氧化物的重要反應(yīng) 氧化劑可采用氧氣或二氧化碳、臭氧1114222SiCl (g) O (g)SiO (s) 2Cl (g) 4222SiH (g) O (g)SiO (s) 2H (g) 4222SiCl (g) 2CO (g) 2H (g)SiO (s) 4HCl(g) 2CO(g) Chapter5 Preparation of Materials水解反應(yīng)hydrolysis ReactionCVD沉積氧化物的另一個(gè)重要反應(yīng)112422SiCl (g) 2H O(g)SiO

53、(s)4HCl(g) 422TiCl (g) 2H O(g)TiO (s)4HCl(g) 32232AlCl (g) 3H O(g)Al O (s)6HCl(g) Chapter5 Preparation of Materials碳化和氮化Carbidization and Nitridation11344TiCl (g) CH (g) TiC(s) 4HCl(g)4224Fe(s)2TiCl (g)N (g) 2TiN(s)4FeCl (g) 43343SiCl (g) 4NH (g)Si N (s) 12HCl(g) o1000-1050 C(Ar)32GaCl(g)+NH (g)GaN(

54、s)+HCl(g)+H (g)Chapter5 Preparation of Materials5.5.2.3 化學(xué)氣相輸運(yùn)Chemical Vapour phase transport 在一定條件下把材料轉(zhuǎn)變成揮發(fā)性的中間體，然后改變條件使原來(lái)的材料重新形成。 用途：材料的提純單晶的氣相生長(zhǎng)薄膜的氣相沉積新化合物的合成。11421A(s) + B(g)AB(g)TT Chapter5 Preparation of Materials115金屬鉑的輸運(yùn)沉積：oo1200 C221200 CPt(s) + OPtO (g) ZnSe的輸運(yùn)沉積（含兩種揮發(fā)性中間體）：o2o1850 C222830

55、 C1ZnSe(s) I (g)ZnI (g)Se (g)2TT Cu和Cu2O的分離：oo600 C2500 C1Cu(s) + HCl(g)CuCl(g) + H (g)2 oo500 C22900 CCu O(s) + 2HCl(g)2CuCl(g) + H (g) Chapter5 Preparation of Materials116新化合物的合成：21A(s) + B(g)AB(g)AB(g) + C(s)AC(s) + B(g) A(s) +C(s)AC(s)TT 溫度下：溫度下：總反應(yīng)：例1：亞鉻酸鎳NiCr2O4的制備23233Cr O (s) + O2CrO (g)2 32

56、4232CrO (g) + NiO(s) NiCr O (s) + O2 把原來(lái)固態(tài)與固態(tài)之間的反應(yīng)轉(zhuǎn)變成氣態(tài)與固態(tài)的反應(yīng)，反應(yīng)速度因氣態(tài)的高遷移性而大大提高。Chapter5 Preparation of Materials117例2：硫化鋁Al2S3的制備利用氣相輸運(yùn)把一個(gè)反應(yīng)的固態(tài)產(chǎn)物變成氣態(tài)以便移走，從而促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。232Al + 3SAl S oo800 C23232700 C3Al S (s) + 3I2AlI + S (g)2 Chapter5 Preparation of Materials5.5.2.4 CVD的優(yōu)缺點(diǎn) Advantage of CVD 不存在沉積視線陰影

57、，可以對(duì)復(fù)雜的三維工件進(jìn)行沉不存在沉積視線陰影，可以對(duì)復(fù)雜的三維工件進(jìn)行沉積鍍膜。積鍍膜。 具有高的沉積速度，并可獲得厚的涂層（有時(shí)厚度可具有高的沉積速度，并可獲得厚的涂層（有時(shí)厚度可達(dá)厘米級(jí)）；達(dá)厘米級(jí)）； 大于大于99.9%99.9%之高密度鍍層，有良好的真空密封性；之高密度鍍層，有良好的真空密封性； 沉積的涂層對(duì)底材具有良好的附著性；沉積的涂層對(duì)底材具有良好的附著性； 可在相當(dāng)?shù)偷臏囟认洛兩细呷埸c(diǎn)材料鍍層；可在相當(dāng)?shù)偷臏囟认洛兩细呷埸c(diǎn)材料鍍層； 可控制晶粒大小與微結(jié)構(gòu)可控制晶粒大小與微結(jié)構(gòu) CVDCVD設(shè)備通常比設(shè)備通常比PVDPVD簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。118Chapter5 Pre

58、paration of Materials Disadvantage of CVD 反應(yīng)需要揮發(fā)性化合物，不適用于一般可電鍍反應(yīng)需要揮發(fā)性化合物，不適用于一般可電鍍的金屬，因其缺少適合的反應(yīng)物，如：錫、鋅、的金屬，因其缺少適合的反應(yīng)物，如：錫、鋅、金；金； 需可形成穩(wěn)定固體化合物的化學(xué)反應(yīng)，如：硼需可形成穩(wěn)定固體化合物的化學(xué)反應(yīng)，如：硼化物、氮化物及硅化物等；化物、氮化物及硅化物等； 因有劇毒物質(zhì)的釋放，腐蝕性的廢氣及沉積反因有劇毒物質(zhì)的釋放，腐蝕性的廢氣及沉積反應(yīng)需適當(dāng)控制，需要封閉系統(tǒng)；應(yīng)需適當(dāng)控制，需要封閉系統(tǒng)； 某些反應(yīng)物價(jià)格昂貴；某些反應(yīng)物價(jià)格昂貴； 反應(yīng)物的使用率低，反應(yīng)常受到沉積

59、反應(yīng)平衡反應(yīng)物的使用率低，反應(yīng)常受到沉積反應(yīng)平衡常數(shù)的限制。常數(shù)的限制。119Chapter5 Preparation of Materials5.6 溶膠-凝膠法 Sol-Gel Process 溶膠（溶膠（SolSol）納米級(jí)（納米級(jí)（1 1100nm100nm）固體顆）固體顆粒在適當(dāng)液體介質(zhì)中形成的穩(wěn)定分散體系粒在適當(dāng)液體介質(zhì)中形成的穩(wěn)定分散體系 凝膠（凝膠（GelGel）溶膠失去部分介質(zhì)液體所形溶膠失去部分介質(zhì)液體所形成的產(chǎn)物成的產(chǎn)物 溶膠溶膠- -凝膠法凝膠法通過(guò)凝膠前驅(qū)體的水解縮合通過(guò)凝膠前驅(qū)體的水解縮合制備金屬氧化物材料的濕化學(xué)方法。制備金屬氧化物材料的濕化學(xué)方法。120Chap

60、ter5 Preparation of Materials5.6.1 溶膠-凝膠法的基本原理121無(wú)機(jī)鹽或金屬醇鹽溶液溶膠凝膠溶解水解、縮合陳化后處理Chapter5 Preparation of Materials122HydrolysisCondensation2-M(OR) + (H O)M(OH)(OR) + ROHnn xxx (1)+221M(H O)M(H O)(OH) + Hzzznn 2MOH + HOMMOM + H OMOR + HOMMOM + ROH condensation/22M(OH) (OR)MO()H O()ROH2x(n-x)nnxn- xChapter5