無機(jī)材料組合固體化學(xué)

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(nèi)容概述材料合成過程演變無機(jī)材料合成的發(fā)展高通量篩選和表征技術(shù)材料的探索與發(fā)現(xiàn)應(yīng)用前景關(guān)鍵詞:

LMBE~~激光分子束外延

RHEED~~反射式高能電子衍射

SQUID~~超導(dǎo)量子干涉儀

TEM~~

透射電子顯微鏡

MEMS~~微電子機(jī)械系統(tǒng)概述過去式：cookingtrial-and-error炒菜式~~Rawmaterials(蔬菜、調(diào)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(shè)計(jì)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(jìn)反應(yīng);3、分離M和副產(chǎn)品;4、篩選二、Merrifield的縮聚反應(yīng)三、微量化學(xué)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(chǎn)品的制備可用方程式

P=f(R,t,p,E,m…)表示總結(jié):

以上a,b,c,d圖比較適合有機(jī)材料的制備而對于無機(jī)材料的制備我們可以借鑒下圖制備過程:無機(jī)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(xué)（計(jì)算機(jī)＋快速表征技術(shù)）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(shù)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(shù)，即把原材料通過加熱，轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，然后在真空中膨脹，再在襯底上凝結(jié)，進(jìn)行外延生長。物理靶的放置決定薄膜生長的地點(diǎn)；掃描反射式高能電子衍射（RHEED）系統(tǒng)判斷不同生長地點(diǎn)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(yùn)動的轉(zhuǎn)換目標(biāo)的同步，原子層材料的合成可以被調(diào)整在單底片上SQUID超導(dǎo)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(gè)Nb-NbOx-Pb結(jié)，即Josephon結(jié)。

Josephon結(jié)：兩塊超導(dǎo)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(nèi)的公正頻率來測定材料的介電常數(shù)。圖中高的頻率變化對應(yīng)高的介電常數(shù)，最后在相圖上找到高介電常數(shù)的穩(wěn)定的無定形三元組成結(jié)構(gòu)。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(dǎo)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(shù)制備ＴＥＭ樣品的過程簡圖。圖Ｂ，在不同溫度梯度選擇的三個(gè)點(diǎn)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(jié)構(gòu)－性質(zhì)的關(guān)系，合理推測或用組份擴(kuò)展和高通量篩選法進(jìn)行試驗(yàn)。在絕緣材料方面，等人用組份擴(kuò)展法和高通量篩選法對３０多個(gè)相系進(jìn)行研究試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一種具有特殊性能的材料ZrO2-SnO2-TiO2（絕緣常數(shù)，擊穿電壓）Zr0.2Sn0.2Ti0.6O2。用時(shí)很短僅幾個(gè)月，是傳統(tǒng)方法不可比擬的。

磁性半導(dǎo)體材料方面，目前發(fā)現(xiàn)的Ge-基磁性半導(dǎo)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(kuò)展相圖，發(fā)現(xiàn)Ni-Mn-Ge系。發(fā)光材料（有機(jī)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(yīng)用。前景