物理化学学报 >> 2017, Vol. 33 >> Issue (2): 314-328.doi: 10.3866/PKU.WHXB201611091

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聚合物辅助设计生长高质量多功能薄膜

易庆华1,赵杰1,娄艳辉1,邹贵付1,*(),刘忠范2   

  1. 1 苏州大学物理与光电·能源学部,苏州纳米科技协同创新中心,江苏苏州215006
    2 北京大学化学与分子工程学院,北京100871
  • 收稿日期:2016-09-07 发布日期:2017-01-12
  • 通讯作者: 邹贵付 E-mail:zouguifu@suda.edu.cn
  • 作者简介:易庆华,2014年苏州大学材料物理与化学专业硕士研究生,现为苏州大学新能源科学与工程专业全日制非定向博士研究生。主要研究方向为化学溶液法制备功能化合物薄膜|赵杰,2012年获得苏州大学高分子化学与物理专业博士学位,现为苏州大学能源学院副教授。主要研究方向为功能离子液体、离子型聚合物、功能薄膜材料、染料敏化等太阳能电池|娄艳辉,2012年于日本富山大学获得博士学位,现为苏州大学能源学院副教授。主要从事新型太阳能电池的研究,包括器件结构设计,以及物理机制方面的分析;|邹贵付,江苏省特聘教授,苏州大学博士生导师,国家青年"973"计划首席科学家,国家优秀青年基金和江苏省杰出青年基金获得者。研究领域为无机微结构复合薄膜及其光电应用基础研究,主要集中在功能薄膜生长与纳米结构复合、化学设计新型太阳能电池结构及超导纳米线及其单光子检测等方面. E-mail:zouguifu@suda.edu.cn;Tel:+86-512-65228130|刘忠范,中国科学院院士,北京大学化学与分子工程学院教授,博士生导师。主要从事纳米化学和纳米结构器件研究,发展了纳米碳材料的化学气相沉积方法学,建立了精确调控碳纳米管、石墨烯等碳材料结构的系列生长方法,开拓了碳纳米管电子学的材料与器件基础、基于扫描探针技术的超高密度信息存储的研究方法
  • 基金资助:
    国家重点基础研究发展规划项目(973)(2015CB358600);国家自然科学基金优秀青年基金(21422103)

Design and Growth of High-Quality Multifunctional Thin Films by Polymer-Assisted Deposition

Qing-Hua YI1,Jie ZHAO1,Yan-Hui LOU1,Gui-Fu ZOU1,*(),Zhong-Fan LIU2   

  1. 1 College of Physics, Optoelectronicsand Energy, Collaborative Innovation Center of Suzhou Nano Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, Jiangsu Province, P. R. China
    2 College of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing 100871, P. R. China
  • Received:2016-09-07 Published:2017-01-12
  • Contact: Gui-Fu ZOU E-mail:zouguifu@suda.edu.cn
  • Supported by:
    The project was supported by the National Key Basic Research Program of China (973)(2015CB358600);Excellent Young Scholar Fund fromNational Natural Science Foundation of China(21422103)

摘要:

随着薄膜材料的日益发展和新型薄膜材料的不断涌现,开发薄膜生长技术对于半导体和光电等科技领域的作用日益突出。本文主要介绍最近发展的聚合物辅助沉积从分子层面上控制生长高质量的薄膜材料。聚合物辅助沉积是一种生长高质量薄膜的化学水性溶液方法,将金属离子与聚合物通过络合、氢键或静电等方式形成一种均匀稳定的前驱体溶液,再经过超滤、成膜和热处理形成高质量的金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物、金属单质、金属硫/硒化物等薄膜以及纳米粒子等化合物或复合功能材料。该方法中水溶性的聚合物能通过络合作用抑制金属离子的水解使得溶液稳定,并能精确控制薄膜的组分从而形成高质量的薄膜。该化学溶液方法的提出为科学技术领域提供了一种低成本和大面积制备薄膜的技术路线。本文最后总结和展望了聚合物辅助沉积法未来的挑战和发展方向。

关键词: 聚合物, 薄膜, 半导体, 化学溶液法, 复合功能材料

Abstract:

With the development of thin film technology, new methods to grow thin films is emerging. This review introduces one type of polymer-assisted deposition to grow thin films. Polymer-assisted deposition is one of the chemical solution ways to grow high-quality thin films. In this process, metal ions coordinate with a polymer by covalent bonding, hydrogen bonding, or static electricity to form a stable precursor. The controllable viscosity and homogeneous solution system ensure high-quality growth of thin films or nanoparticles. The diverse components of thin film range from a metal-oxides, metal-carbides, metal-nitrides, metal-sulfides/selenides to elementary substance (e.g. metals) even dopant composites. This method provides an alternative strategy to grow thin films. In addition, the prospects and challenges of the polymer-assisted deposition are discussed in the review as well.

Key words: Polymer, Thin film, Semiconductor, Chemical solution method, Multifunctional material

MSC2000: 

  • O649