选修课-真空技术与纳米材料复习资料.docVIP

PAGE  PAGE 3 选修课-真空技术与纳米材料复习资料 说明： 一.考试题型：①填空题（每空2分，共16分）②二.判断题(对的在（）内打√，错的在（）内打×。（每题2分，共10分）)③选择题（每小题3分，共24分）④综合填空题（共40分）⑤简述题： 简述本次公选课你的收获和教学修改意见（不少于150字）（共10分） 二.考试内容基本上都含在资料里，但不是直接出现，以上述形式出现。希望同学们认真阅读，并结合实践和平时上课理解。 三.切忌外传，不得带进考场！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！ 正文： 一.纳米材料部分 1.常见的纳米材料 ①半导体材料：半导体材料的制备及其性质是材料科学广泛研究的，如太阳能电池利用半导体材料的内光电效应把光能转化为电能，常用于太阳能电池的半导体材料有ITO（掺锡的氧化铟In2O3+SnO2）、AZO（掺铝的氧化锌）、GaAs。LED（发光二极管）利用半导体材料的电致发光特性把电能转化为光能。 ②超导材料：超导材料有两大基本物理特性：零电阻特性和完全抗磁性，零电阻特性可以解决导电材料产生的焦耳热问题，利用完全抗磁性已做出了磁悬浮列车。超导材料的弊端就是转变温度太低，现在已基本可以实现室温超导。 ③压电材料：简单说就是把压力信号转换成电信号的材料，应用于各种压力传感器。高端的扫描探针显微镜就是利用这种材料实现图像扫描的。 2.常见的纳米薄膜材料制备方法 纳米材料按形状分可有纳米颗粒、纳米薄膜、纳米线、纳米棒、纳米管等。最常见的就是纳米薄膜。 纳米薄膜材料的制备方法大致可分两大类：化学方法和物理方法。这里主要介绍PVD（物理气相沉积）和CVD（化学气相沉积） PVD：一般一定要抽真空，主要方式有蒸发、磁控溅射和离子镀 CVD：一般也要抽真空，主要有热丝-CVD，微波CVD，PECVD（等离子增强化学气相淀积）和MOCVD（金属有机化合物化学气相淀积）。 3.常见的纳米材料表征手段 纳米材料性能的表征主要包括结构分析、成分分析、表面分析、界面分析、颗粒分析、光电等特性分析等。这里主要介绍纳米薄膜材料的结构分析、颗粒和表面分析、光电等特性分析。 成分和结构分析：主要用X射线的穿透功能实现，常见的有X射线荧光光谱分析 (XFS) 、X射线衍射仪（XRD）、扩展X射线吸收精细结构测定仪（EXAFS）等。 颗粒和表面分析：纳米材料的颗粒和表面观察不能再用光学显微镜了，常见的有扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等（STM 、AFM等现在可统一在一起使用，称扫描探针显微镜）。 光电等特性分析：光学性质的常用光谱仪（透射光谱、吸收光谱）双光束分光光度计等；电学性质的：四探针仪、霍尔效应仪、多功能数字万用表等，磁学性质的：振动样品磁强计和可以检测磁畴的扫描探针显微中的一种MFM（磁力显微镜）；功能比较齐全的多功能物理特性测量系统。 4.纳米科学专业名词缩写含义 纳米材料中有很多缩写：如ITO（掺锡的氧化铟In2O3+SnO2）、AZO（掺铝的氧化锌）；LED（发光二极管）、LCD（液晶屏幕）XRD（X射线衍射仪）和XPS（X射线光电子能谱仪）；扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM) ，MFM（磁力显微镜）；PVD（物理气相沉积）和CVD（化学气相沉积），PECVD（等离子增强化学气相淀积）和MOCVD（金属有机化合物化学气相淀积）。 二.真空技术部分 1.真空分区 分区压强范围（单位Pa）高真空10-1—10-6 Pa粗真空105—103 Pa超高真空10-6—10-10 Pa低真空103—10-1 Pa极高真空10-10 Pa2.真空获得 获得真空需要真空泵，下面给出几种常见的真空泵及其工作压强范围： 机械泵105—10-2 Pa分子泵101—10-8Pa吸附泵105—10-2 Pa离子泵100—10-10Pa扩散泵100—10-5 Pa低温泵10-1—10-11Pa从以上表格可以看出，一些泵是不能单独使用，如分子泵，一般采用机械泵为前级泵，压强大到100 Pa以下才能使用。 机械泵和扩散泵基础 ① 机械泵一般都是旋片式的，工作工程：吸气—压缩—排气。定子浸在油中起润滑，密封和堵塞缝隙的作用。 ②扩散泵一般都是油压式的，工作工程：油蒸发—喷射—凝结，重复循环。扩散泵里的油主要是利用油蒸汽带走空气。所以使用前一定要给油加热。由于加热后的油形成射流，具有工作过程高流速(约200米/秒)、高密度、高分子量(300—500)，故能有效地带走气体分子。 3.真空测量 获得了真空要测量到